Informace organizace BIOTRIN

Mezinárodní tým vědců dosáhl důležitého pokroku v probíhajících evolučních závodech ve zbrojení s plísní bramborovou (Phytophthora infestans), známou a obávanou chorobou brambor. Toto onemocnění, které ve 40. letech 19. století způsobilo irský bramborový hladomor, dnes nadále snižuje výnosy brambor, a může vést i ke zničujícím ztrátám. Stále také narůstá počet jejích ras překonávajících účinnost genů v současných odrůdách. Při pěstování brambor je tak vlastně potřeba nepřetržitě po dobu vegetace udržovat ochranný film fungicidů.

V rámci řešení této výzvy nalezli vědci z evropských institucí nový gen, který poskytuje bramborám odolnost proti všem – dosud známým 19 – rasám Phytophthora infestans. Nový gen rezistence byl objeven v rostlině Solanum americanum a označen jako Rpi-amr1. Informace byla zveřejněna ve vědeckém časopise Nature Plants.

Geny rezistence poskytují ochranu tím, že umožňují rostlině vnímat vstup patogenních mikroorganismů a po jejich zjištění aktivovat vlastní obranu proti nim. Jednotlivé geny rezistence však často působí proti omezenému spektru ras patogenů a lze je překonat novými variantami patogenu. Stálým úkolem je tak nacházet nové geny rezistence, které poskytují ochranu proti nejširší možné škále patogenů a jejich rasám, což ale vyžaduje určitý čas.

V rámci výzkumu vědci pozorovali rozmanitost genů rezistence v široké škále divokých rostlin rodu Solanum souvisejících s bramborami. Zjistili, že Solanum americanum, předek rozšířené divoké rostliny Solanum nigrum (lilek černý), je vynikajícím zdrojem nových genů rezistence proti plísni bramborové. Ve své studii uvádějí právě gen rezistence Rpi-amr1 a jeho mnoho dalších variant. Navzdory variabilitě v sekvenci genu až o 10 % umožňuje každá varianta Rpi-amr1 rostlině nalézt stejné efektorové proteiny plísně bramborové, čímž proti ní poskytuje ochranu.

Kmeny plísně bramborové nesou dva příbuzné efektorové proteiny, které jsou rozpoznávány většinou variant Rpi-amr1. To je důležité, protože patogeny překonávají rezistenci ztrátou, evolucí nebo podstatnou úpravou svých efektorových proteinů. Šance na ztrátu nebo modifikaci několika efektorových proteinů současně je nižší. Podle zjištění vědců dodává Rpi-amr1 odolnost proti všem 19 testovaným kmenům plísně bramborové. V odrůdě brambor Maris Piper je gen rezistence Rpi-amr1 kombinován s dalšími dvěma geny rezistence, Rpi-amr3 a Rpi-vnt1. Výsledné bramborové linie jsou imunní vůči velmi širokému spektru plísňových ras.

Výše uvedený objev nového rezistentního genu je výsledkem spolupráce několika evropských vědecko-výzkumných institucí, kterými mj. byly: The Sainsbury Laboratory v Norwichi (UK), Wageningen University & Research (WUR), Technická univerzita v Mnichově, univerzity ve východní Anglii, Leedsu a Hullu a John Innes Centre.

Odolnost vůči plísni bramborové je důležitá i z pohledu českých pěstitelů. Je mj. jedním z požadavků na rozmnožovací materiál v ČR, kdy Ústřední kontrolní a zkušební ústav zemědělský ověřuje míru rezistence odrůd brambor v polních podmínkách. Víceletým sledováním ras plísně v ČR se zabýval i Výzkumný ústav bramborářský v Havlíčkově Brodě.

Zdroje:
https://www.wur.nl/en/news-wur/Show/Opening-the-doors-of-potato-pathogen-perception.htm
https://www.nature.com/articles/s41477-021-00854-9

Obrázky:
https://en.wikipedia.org/wiki/Phytophthora_infestans
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Phytophthora_infestans_a1_(1).jpg

Odkazy na související informace k plísni bramborové:

• A complex resistance locus in Solanum americanum recognizes a conserved Phytophthora effector: https://www.nature.com/articles/s41477-021-00854-9
• Fungicide Sensitivity of U.S. Genotypes of Phytophthora infestans to Six Oomycete-Targeted Compounds: https://apsjournals.apsnet.org/doi/full/10.1094/PDIS-05-14-0452-RE 
• New R genes in Solanum demissum lindl. And their complementary races of Phytophthora infestans (Mont.) de bary: https://link.springer.com/article/10.1007%2FBF00022324 
• The late blight resistance locus Rpi-bib3 from Solanum bulbocastanum belongs to a major late blight R gene cluster on chromosome 4 of potato: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/16042018/
• Gene RB cloned from Solanum bulbocastanum confers broad spectrum resistance to potato late blight: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/12872003/ 
• Ugandan experts forecast 40-50% adoption of new bioengineered potato Victoria: https://cipotato.org/blog/ugandan-experts-forecast-adoption-new-bioengineered-potato-victoria/ 
• Scientists Develop Late Blight Resistant Potato: https://www.isaaa.org/kc/cropbiotechupdate/article/default.asp?ID=15919

Zdroj článku: BIOTRIN