Razvijanje visokokvalitetnih poboljšanih sorti useva otpornih na bolesti u korist poljoprivrednih proizvođača i potrošača može izgledati kao „dlakav“ zadatak, ali naučnici Tekas A&M AgriLife Research možda su došli do korena problema.
Nova biološka tehnologija koja razvija i umnožava biljke citrusa otporne na bolesti koristeći „dlakave korene“ je u razvoju od strane AgriLife istraživačkog tima predvođenog dr Krantijem Mandadijem. Mandadi je vanredni profesor AgriLife Research-a u Teksaškom A&M AgriLife istraživačkom i stručnom centru u Veslaku i član fakulteta na Odeljenju za patologiju biljaka i mikrobiologiju i Instituta za unapređenje zdravlja kroz poljoprivredu u stanici Brian-College.
U osnovi njihovog projekta je razvoj novih načina za borbu protiv izbirljivih patogena, koji inficiraju žive biljke i opiru se rastu u laboratorijskom okruženju za proučavanje. Jedan takav izbirljivi patogen izaziva ozelenjavanje citrusa — značajan problem za industriju citrusa.
Od 2021. godine, Mandadi je predvodio Nacionalni institut za hranu i poljoprivredu američkog Ministarstva poljoprivrede vredan 7 miliona dolara, višedržavni koordinisani poljoprivredni projekat koji je takođe imenovan NIFA centar izvrsnosti za borbu protiv ozelenjavanja citrusa.
„Imeli biljni patogeni inficiraju citruse, paradajz, krompir, grožđe, papriku i druge useve koji se uzgajaju širom Teksasa“, rekao je dr Dirk Hejs, direktor teksaškog A&M AgriLife centra u Veslaku. „Ovi uzročnici bolesti koji se često prenose vektorima insekata, odgovorni su za milijarde dolara poljoprivrednih gubitaka godišnje.
Američko ministarstvo poljoprivrede procenjuje da bi industrija citrusa sprečila gubitke od 3 milijarde dolara godišnje samo kontrolom ozelenjavanja citrusa.
Poslednjih godina, Mandadi i njegov tim u Veslaku razvili su revolucionarnu metodu kao alternativno sredstvo za razmnožavanje izbirljivih bakterija odgovornih za ozelenjavanje citrusa i druge bolesti izazvane insektima, kao što su krompir zebra čips i bolest ozelenjavanja vena paradajza.
„Razvili smo tehnologiju koja koristi tkiva domaćina zaražena patogenom za proizvodnju takozvanih ‘dlakavih korena’ koji mogu poslužiti kao biološki sudovi za razmnožavanje ovih patogena u laboratoriji“, rekao je Mandadi.
Tehnika skrininga dlakavog korena je već dovela do otkrića novih antimikrobnih peptida i hemikalija sa dokazanom efikasnošću u biljnim materijalima, rekla je dr Sonja Irigojen, naučnica iz AgriLife Research-a koja je pomogla u razvoju tehnologije dlakavog korena.
„Ovi antimikrobni lekovi, pojedinačno ili u kombinaciji, mogli bi da se koriste kao kratkoročne i dugoročne terapije za kontrolu ozelenjavanja citrusa, zebra čipsa i ozelenjavanja vena paradajza“, rekla je ona.
Sada, u svojoj najnovijoj studiji, Mandadi i njegov tim istraživali su kako da koriste ovu tehniku dlakavog korena u transformaciji biljaka i poboljšanju citrusa bioinženjeringom.
Nadovezujući se na prethodni uspeh, u svojoj najnovijoj studiji pod nazivom „Indukcija dlakavog korena posredovana Rhizobium rhizogenes i regeneracija biljaka za bioinženjering citrusa“, nedavno objavljenoj u Plant Biotechnologi Journal, Mandadi i njegov tim pokazali su dokaz koncepta inženjeringa citrusa koristeći dlakave korene.
Pored Mandadija i Irigojena, koautori studije su dr Manikandan Ramasami, dr Mišel Domingez i dr Karmen Padilja, svi naučnici AgriLife Research-a u Veslaku.
„Razvoj novih sorti biljaka sa poboljšanom genetikom korišćenjem konvencionalnog uzgoja ili najnovijih bioinženjeringa i CRISPR alata može biti prilično naporan, često traje više godina“, rekao je Mandadi. „Sposobnost da se prevaziđe ovo usko grlo i poboljša ovaj proces, posebno za izdržljiva, sporo rastuća, višegodišnja stabla poput citrusa, može biti promena igre i blagodat za proizvođače i potrošače.
U svojoj najnovijoj studiji, istraživači su koristili R. rhizogenes da indukuju transgene dlakave korene različitih sorti citrusa kao što su grejpfrut, slatka narandža, grubi limun i citron sa efikasnošću od 28% do 75%. Ovaj nivo efikasnosti je najmanje dvostruko – potencijalno veći – od onih koji su viđeni kod prethodnih metoda za transformaciju citrusa, što čini proces bržim i jeftinijim.
Nakon što se uverio da transgeni koren ima odgovarajuću genetiku, tim je tada mogao da regeneriše i klonira nekoliko identičnih, transgenih biljaka iz njega.
Ramasami je rekao da dok su naučnici u prošlosti koristili više metoda za transformaciju useva, efikasnost genetske modifikacije useva drveća poput citrusa je bila izazovna zbog njihovog sporog rasta i poteškoća u regeneraciji.
„Međutim, uspeli smo da demonstriramo raznovrsnu indukciju dlakavog korena posredovanu R. rhizogenes, pristup regeneraciji biljaka i klonskom razmnožavanju koji bi mogao biti od pomoći za višestruko bioinženjering i aplikacije za uređivanje gena u citrusima i drugim kulturama drveća“, rekao je on.
Predložena indukcija dlakavog korena citrusa posredovana R. rhizogenes, regeneracija izdanaka i proces umnožavanja postignut je za oko šest meseci, što je obično trajalo otprilike 12–18 meseci korišćenjem prethodno opisane metode transformacije.
„To znači da ćemo moći brže da razvijemo i umnožimo biljke citrusa otporne na bolesti koristeći korensko tkivo i da ih uspostavimo mnogo brže nego kada smo koristili prethodne pristupe“, rekao je Mandadi. „Ceo kapacitet za razvoj citrusa i drugih biljaka otpornijih na bolesti biće znatno ubrzan.
Mandadi je rekao da bi transformacija posredovana dlakavim korenom mogla da koristi proizvođačima citrusa na mnogo načina tako što će ubrzati razvoj novih sorti sa superiornom otpornošću na bolesti, kao i otpornošću na stresove okoline, povećanom efikasnošću proizvodnje i poboljšanim kvalitetom ishrane.
„To će takođe koristiti potrošačima jer mogu očekivati da će nastaviti da imaju zalihe svog omiljenog voća i drugih artikala sa karakteristikama koje smatraju najprivlačnijim u svojim proizvodima“, rekao je on.
