Проучване на патосистемата бактериофаг-фитопатоген-растение за контрол на бактериози по икономически важни земеделски култури


Фонд "Научни изследвания" - Министерство на образованието и науката

Проект КП-06/Н36-1 

Базова организация: Институт по физиология на растенията и генетика - БАН

Ръководител: Гл. Асистент д-р Елена Шопова

Срок: 2020 - 2023 г.

Бюджет: 120 000 лв.


BPPPS - Bacteriophage-Phytopathogen-Plant PathoSystem


Анотация

Болестите са основни рискови фактори, намаляващи продуктивността на растенията. За България доматите и пиперът са икономически важни култури. Бактериалното струпясване (bacterial spot) е болест по тези зеленчуци, предизвиквана от бактериите Xanthomonas vesicatoria, X. euvesicatoria и X. gardneri. В страната е установена през 30-те години на миналия век и оттогава е ключова заплаха за насажденията от домати и пипер. Симптомите на бактериалното струпясване, наблюдавани от мнозина, включително по зеленчуците в магазините, са свързани с появата на петна, които след седмица некротизират и променят цвета си в тъмно-кафяв до черен, а растението изсъхва. Фитопатогените намаляват добивите до 50%, влошават качеството и увеличават риска за безопасността на останалата продукция.

Бактериофагите са вируси нападащи бактериите. Използват се като оръжие в борбата с бактериозите. През последните години интересът към фагите е повишен заради многото предимства, които те притежават спрямо традиционните антибиотици. Интензивно се проучват бактериофаги атакуващи фитопатогенни, включително от род Xanthomonas. В предходни изследвания на колектива са изолирани бактериофаги от български почви, ефективни срещу патогена X. euvesicatoria. На пазара в САЩ вече е достъпен препарат за контрол на  бактериалното струпясване при домати и пипер, а аналогични разработки се правят в Европа, включително в съседна Сърбия. Основен проблем при използването на бактериофаги са непостоянните и понякога противоречиви резултати, особено в полеви условия. Това се дължи на недостатъчното проучване на взаимодействието между отделните елементи в патосистемата бактериофаг-фитопатоген-растение.

Нашата работна програма включва трансформиране на избрани щамове фитопатогенни бактерии с ген, кодиращ експресията на флуоресцентен белтъчен маркер (flprot). Получените трансформанти ще бъдат тествани за патогенитет и чувствителност към фаги. Ще бъдат селектирани фаги и flprot – бактерии, с които ще се разработи моделна постановка за изучаване на взаимодействието в патосистемата фаг-X.euvesicatoria-домати/пипер. Флуоресцентният маркер ще позволи прецизен контрол на количеството на бактериите в растителните тъкани, наблюдение в динамика на инфекцията и ефективността от третирането с фаги. Ще се експериментира с нови схеми за приложение на фага, самостоятелно и в комбинация с някои растежни регулатори. С растенията ще бъдат проведени измервания на промените във физиологичния статус, нивата на стресови маркери, някои ендогенни протекторни метаболити, както и активностите на основните защитни ензими.