Poprawa zintegrowanej kontroli chorób dla zwiększenia wydajności upraw zbóż i bardziej zrównoważonego rolnictwa
Zboża takie jak pszenica, kukurydza i ryż są najważniejszym źródłem kalorii spożywanych przez człowieka. Szacuje się, że zapotrzebowanie na zboża do produkcji żywności przeznaczonej dla człowieka i pasz dla zwierząt sięgnie 3 miliardów ton do 2050 roku, co stanowi znaczący wzrost z poziomu 2,1 miliarda ton notowanego obecnie. Do 10 patogenów roślin o największym znaczeniu ekonomicznym i naukowym należą te wywołujące choroby liści, korzeni i kłosów zbóż uprawianych w Europie i na świecie. Twórcy finansowanego ze środków UE projektu CEREALPATH postanowili podjąć wyzwanie, dostarczając naukowcom młodego pokolenia wiedzę konieczną do opracowania nowoczesnej broni do walki z chorobami zbóż. „W ramach sieci szkoleń innowacyjnych programu »Maria Skłodowska-Curie« przeszkolono badaczy na wczesnym etapie kariery naukowej w zakresie szerokich umiejętności i kompetencji niezbędnych do opracowania innowacyjnych rozwiązań w obszarze zintegrowanej kontroli chorób i zrównoważonej produkcji zbóż”, mówi koordynatorka projektu Fiona Doohan.
Interdyscyplinarne podejście
Program obejmował 10 beneficjentów oraz 11 organizacji partnerskich z całej Europy ze środowiska akademickiego, przemysłu i agencji rządowych, posiadających konkretne i uzupełniające się kompetencje w obszarze odkrywania genów i hodowli, zwalczania chorób z wykorzystaniem środków biologicznych i bioaktywnych, kompromisu ewolucyjnego oraz ewolucji patogenów. Zorganizowano szkolenia, spotkania i sympozja poświęcone tematom z tych obszarów oraz zapewniono odpowiednie zarządzanie i wsparcie. Ponadto zespoły badawcze pracowały nad poszczególnymi przedsięwzięciami wpisującymi się w różne obszary badawcze projektu CEREALPATH. „Wszystkie trzy obszary stanowią podstawę dla zintegrowanej i zrównoważonej kontroli chorób oraz zrównoważonej intensyfikacji rolnictwa”, tłumaczy Doohan. „Podczas gdy większość projektów badawczych koncentrowała się na zwalczaniu chorób pszenicy, niektóre z nich skupiły się na udoskonaleniu metod zwalczania chorób jęczmienia, choć szkolenia, na których się opieramy, mają zastosowanie do działań prewencyjnych w szerokim zakresie”.
Zastosowanie biologicznych środków zwalczania chorób
Wątek dotyczący odkrywania genów i hodowli dotyczył stworzenia bibliotek zmutowanych genów grzybów odpowiedzialnych za ogólnoświatową epidemię rdzy zbożowej u gatunków pszenicy z rodziny Triticeae. Według Doohan, biblioteki wykorzystuje się do analizy wirulencji i odporności gospodarza na rdzę zbożową poprzez określenie, które szczepy wykazują obecnie wirulencję wobec znanych genów odporności na rdzę zbożową. W ramach wątku dotyczącego wykorzystania środków bioaktywnych i biologicznych do zwalczania chorób, naukowcy przetestowali szereg takich środków zapobiegających chorobom roślin uprawnych. „Realizowane projekty pokazały możliwości zastosowania tych środków, w tym przeciwgrzybicznych, którymi obecnie dysponujemy. Zwiększyła się również nasza wiedza na temat powiększenia repertuaru środków kontroli biologicznej przy użyciu różnych podłoży selektywnych oraz nasze rozumienie interferencji RNA i wyciszania genów przez gospodarza”, zauważa Doohan.
Zrównoważona przyszłość
W ramach wątku dotyczącego ewolucji patogenów i kompromisu ewolucyjnego badacze właśnie rozpoczęli wyjaśnianie podwójnej roli genów odpowiadających za odporność lub podatność na choroby. Ponadto identyfikują nowe geny odporności oraz efektory patogenów, wykorzystując w tym celu układy in silico oraz in planta, aby lepiej poznać cały system pasożytniczy. „Badacze przyglądają się również mechanizmom ewolucji odporności na choroby, koncentrując się na ewolucji odporności zarówno u patogenów, jak i u gospodarzy”, podkreśla badaczka. Projekt CEREALPATH przyczyni się do lepszego zrozumienia oddziaływań zachodzących między rośliną a patogenem oraz do stworzenia bardziej zrównoważonych i trwałych strategii zarządzania chorobami roślin. Pomoże on również we wdrażaniu programów hodowli, które pozwolą na rozwój upraw wymagających mniejszej ilości zasobów. Badaczka podsumowuje: „Wiąże się to z licznymi korzyściami dla rolników, którzy będą mogli ograniczyć stopień wykorzystania środków chemicznych i paliwa przy produkcji upraw. Taka zrównoważona intensyfikacja jest pożądana przez konsumentów i przyniesie pozytywne skutki dla środowiska i różnorodności biologicznej”.
Słowa kluczowe
CEREALPATH, zboża, ziarna zbóż, zwalczanie chorób, patogeny, Triticeae, system pasożytniczy, środki biologicznego zwalczania chorób
