Međunarodni istraživački konzorcijum „Healthi Crops“ koji predvodi profesor dr Volf B. Fromer sa Univerziteta Hajnrih Hajne u Dizeldorfu (HHU) razvija sorte pirinča otporne na bolesti. U eLife-u, autori sada izveštavaju o otkriću nedavnog izbijanja bakterije u Tanzaniji – i opisuju kako su modifikovali afričku sortu pirinča da bi je učinili otpornom na patogen.
Bakterijska opekotina pirinča, koju izaziva bakterija Ksanthomonas orizae patovar orizae (skraćeno Ksoo), odgovorna je za razorne gubitke usjeva među uzgajivačima pirinča svake godine. To prije svega ugrožava egzistenciju malih farmera u Aziji i Africi i uzrokuje neuhranjenost i glad u pogođenim regionima.
Iako se bakterijska opekotina do sada nije smatrala velikom pretnjom proizvodnji pirinča u Tanzaniji, 2019. godine otkrivena su polja u regionu Morogoro u istočnoj Tanzaniji koja su delimično pokazala ozbiljna oštećenja od ove bolesti. Naknadna istraživanja su dalje pokazala da se patogen već proširio na mnoge regione Tanzanije do sada.
Na osnovu brzog širenja, nije malo verovatno da će bolest migrirati i u susedne zemlje. Da bi se odredio arsenal koji koristi ovaj soj, sekvenciran je genom patogena. Analiza sekvenci je pokazala da se bakterije razlikuju od domaćih populacija u Africi i da su veoma slične sojevima iz Azije. Slični azijskim sojevima, ali različiti od afričkih, oni imaju jedan alat koji blokira uobičajeni gen otpornosti na pirinač, nazvan iTAL, i poseduju poseban set ključeva za ostavu biljaka.
Injekcija regulatornog „ključnog“ proteina, koji razvijaju ove bakterije, u ćelije pirinča uključuje proizvodnju transportera šećera po imenu SVEET11a koji dovodi do oslobađanja šećera u blizini bakterije, koji može poslužiti za ishranu i potreban je za umnožavanje i virulentnost bakterija.
Prema dr Borisu Szureku, koji vodi grupu uključenu u studiju u Francuskom nacionalnom istraživačkom institutu za održivi razvoj (IRD): „Do 2019. godine, sojevi iz Azije nikada nisu pronađeni u Africi. Slično, afrički sojevi nisu pronađeni u Aziji , ukazujući na nedavno uvođenje iz Azije u Afriku, što sada uzrokuje gubitke prinosa širom Tanzanije.“
Profesor dr Volf B. Frommer sa Instituta za molekularnu fiziologiju pri HHU, koji je na čelu međunarodnog istraživačkog konzorcijuma „Healthi Crops“, objašnjava: „Da bismo zaštitili afričku proizvodnju pirinča od novonastale pretnje koju izazivaju patogene bakterije, koristili smo nove tehnike oplemenjivanja zameniti brave u popularnoj istočnoafričkoj elitnoj sorti ‘Komboka’ tako da ključ patogena ne može više da otvori ostavu i time ne izazove bolest.Uređene linije pokazuju otpor širokog spektra protiv svih poznatih azijskih i afričkih sojeva Ksoo, uključujući sojeve nedavno otkrivene u Tanzaniji.“
Koautor profesor dr Bing Jang sa Univerziteta u Misuriju u Kolumbiji, SAD, dodaje: „Nameravamo da pomognemo afričkim naučnicima u ovim otkrićima i da koristimo nove metode uzgoja za razvoj lokalno prilagođenih sorti pirinča otpornih na bolesti. Znanje se takođe može koristiti da se informiše o konvencionalnom oplemenjivanju sorti otpornih na sojeve koji se brzo šire za one zemlje koje još nisu uspostavile propise za nove tehnike oplemenjivanja.“
Proizvodnja pirinča je od vitalnog značaja za sigurnost hrane, regionalni razvoj i smanjenje siromaštva u mnogim zemljama, posebno u zemljama u razvoju. Oko 900 miliona ljudi iz domaćinstava sa niskim primanjima širom sveta trenutno se oslanja na proizvodnju pirinča kao proizvođači ili potrošači. Pirinač je najvažnija osnovna hrana za više od četiri milijarde ljudi širom sveta.
Bakterijska opekotina je razorna bolest pirinča koja ugrožava egzistenciju malih proizvođača hrane sa niskim prihodima u Africi i Aziji posebno. U Indiji, na primer, skoro deset procenata žetve se gubi zbog ove bolesti svake godine — i to uprkos efikasnim zaštitnim merama. Nove linije pirinča koje su razvijene mogle bi sprečiti ove gubitke prinosa i tako obezbediti pirinač za mnoge milione ljudi, koji bi inače bili u opasnosti od gladi.
Bolest izaziva bakterija Ksanthomonas orizae patovar orizae (skraćeno Ksoo). Tokom infekcije, Ksoo uvodi seriju proteina zvanih TAL efektori u biljne ćelije, koji se vezuju za genom domaćina i aktiviraju ekspresiju biljnih gena, čime se promoviše proizvodnja transportera saharoze iz porodice „SVEET“.
Jednom kada se SLATSKE integrišu u plazma membranu, ćelije luče veliku količinu šećera kojim se Ksoo bakterije potom hrane. Ovo zauzvrat dovodi do venuća i isušivanja listova i na kraju do smrti biljaka pirinča.
Pesticidi se često koriste za borbu protiv Ksoo-a, međutim njihova efikasnost je ograničena i oni izlažu populaciju rizicima. Neprofitni međunarodni istraživački projekat „Healthi Crops” ima drugačiji pristup, sa ciljem da oplemenji i učini dostupnim linije pirinča koje su otporne na bolest. Očekuje se da će ovo značajno povećati prinose za male proizvođače hrane u Africi i Aziji.
Projekat je međunarodni konzorcijum koji uključuje naučnike sa HHU, Univerziteta Floride i Univerziteta u Misuriju u SAD, Međunarodnog centra za tropsku poljoprivredu u Kolumbiji (CIAT), Francuskog nacionalnog istraživačkog instituta za održivi razvoj (IRD), Međunarodnog pirinča Istraživački institut (IRRI) na Filipinima i Keniji i dva instituta Indijskog saveta za poljoprivredna istraživanja (ICAR). Projekat vodi profesor Volf B. Frommer, koji je sa sedištem u HHU; Dr Marcel Buholcer je odgovoran za koordinaciju projekta u Dizeldorfu.
Da bi postigao svoje ciljeve, konzorcijum je razvio strategiju za borbu protiv bakterijske bolesti. Tim je već uspešno uzgajao linije pirinča otporne na bolesti. Dodatno je razvijena dijagnostička kutija sa alatima kako bi se omogućila brza dijagnoza novih patogenih bakterijskih sojeva.
