Бактериофаги – перспективный способ борьбы с фитопатогенными бактериями, механизм действия которого имеет три составляющие

Выращивание сельскохозяйственных растительных культур требует огромных ресурсов – энергетических, человеческих и других. При этом примерно треть того, что выращивается, отправляется на мусорную свалку. Что-то портится при хранении и продаже, что-то выбрасывают потребители, но существенную часть отходов составляет урожай, потерянный из-за вредителей, в том числе, фитопатогенных бактерий.

Бактериальные болезни является проблемой для многих агрокультур по всему миру, в том числе, для томатов, картофеля, арахиса, табака. Их возбудителями выступают грамотрицательные бактерии, которые так же быстро приобретают устойчивость к пестицидам, как человеческие патогены – к антибиотикам. И так же как в случае с человеческими патогенами, для борьбы с фитопатогенами ученые решили обратиться за помощью к естественным врагам бактерий – бактериофагам (фагам). В отличие от пестицидов и антибиотиков, фаги высокоспецифичны – убивают только определенный вид или даже штамм бактерии, не влияя на полезную микрофлору – в кишечнике, в почве, где бы то ни было.

На сегодня данных по эффективности фагов в борьбе с болезнями растений немного, но постепенно эта сфера начинает разрабатываться. Так, недавно были опубликованы результаты исследования китайских ученых: они оценивали* возможности фаготерапии против бактериальных ожогов, вызванных Ralstonia solanacearum, у томатов. Результаты оказались вполне удовлетворительными, а эффект фагов имел три составляющие.

Ученые приготовили коктейль из четырех бактериофагов, показавших наибольшую эффективность против R. solanacearum, и испытали его как в условиях теплицы, так и в открытом грунте. И там, и там фаготерапия обеспечила снижение количества фитопатогенов и, соответственно, уменьшение заболеваемости томатов на 80% (первая составляющая фаготерапии). Бактерии, которые не были уничтожены, то есть приобрели устойчивость к использованным бактериофагам, как оказалось, «заплатили» за это преимущество высокую цену: они стали слишком медленно размножаться и не могли сформировать популяцию, достаточную для развития заболевания у растения (вторая составляющая фаготерапии). Кроме того, резкое уменьшение в почве популяции R. solanacearum, как в буквальном смысле, так и в экологическом освободило пространство для разнообразных полезных бактерий. Размножение в почве таких бактерий, которые часто имеют механизмы активного противостояния фитопатогенным родственникам, является еще одним фактором защиты растений от болезней (третья составляющая фаготерапии).

Авторы работы планируют выяснить, не восстанавливается ли со временем у устойчивых к фагам бактерий способность быстро размножаться. Авторы считают использование фагов в растениеводстве крайне перспективным.

* Wang X, Wei Zh, Yang Keming et al. Phage combination therapies for bacterial wilt disease in tomato // Nature Biotechnology, 2019, 37: 1513–1520. DOI: 10.1038/s41587-019-0328-3