Cercetătorii dezvoltă soiuri de orez rezistente la boala bacteriană care amenință recoltele din Africa de Est
Boala bacteriană a frunzelor de orez, cunoscută sub numele de bacterial leaf blight (BB), provoacă pierderi importante de recoltă în Asia și Africa. Ea este cauzată de bacteriumul Xanthomonas oryzae pv. oryzae (Xoo), care are numeroase tulpini regionale distincte pe diferite continente.
În jurul anului 2019, tulpini asiatice de Xoo au fost introduse accidental în Africa de Est, cu un impact major în Madagascar și Tanzania. Deși soiurile africane locale de orez sunt adaptate la multe dintre tulpinile bacteriene africane, ele nu au rezistență la tulpinile asiatice nou sosite. Infecția s-a răspândit apoi din Tanzania în țările vecine.
O echipă condusă de dr. Boris Szurek, de la Institutul Francez de Cercetare pentru Dezvoltare Durabilă (IRD), a reușit să stabilească originile genetice ale variantelor Xoo în Asia și să cartografieze în detaliu răspândirea lor în Africa. Echipa proiectului internațional de cercetare „Healthy Crops”, condusă de dr. Wolf B. Frommer de la Institutul de Fiziologie Moleculară al Universității Heinrich Heine din Düsseldorf (HHU), este specializată în dezvoltarea de soluții împotriva Xoo și a bolii BB.
Cercetătorii au găsit o modalitate de a întrerupe alimentarea bacteriei: Xoo activează în planta de orez anumite gene transportoare de zahăr, numite gene SWEET, pentru a obține zahărul de care are nevoie. Prin editarea genomului, cercetătorii au modificat siturile corespunzătoare din materialul genetic al orezului pentru a împiedica bacteria să activeze aceste gene, făcând planta rezistentă. Această abordare este rapidă și precisă, însă necesită proceduri de aprobare pentru plantele editate genetic în țara respectivă. Întrucât aceste proceduri nu există în numeroase țări din Africa de Est, echipa a ales deliberat o altă abordare în studiul publicat recent.
Folosind soiuri endemice africane de orez, cercetătorii au dezvoltat noi linii rezistente la tulpinile Xoo care se răspândesc în Africa de Est, fără a recurge la editarea genomului. „Pentru ca liniile noastre să ajungă totuși rapid la fermieri, am transferat gene de rezistență în trei soiuri de elită de orez utilizate pe scară largă în Africa, prin tehnica numită marker-assisted breeding”, a declarat Frommer.
Tehnica MAB adaugă genele de rezistență păstrând proprietățile generale ale soiurilor originale. Această metodă avansată de ameliorare folosește markeri genetici pentru a stabili mai rapid și mai precis trăsăturile dorite decât metodele convenționale, reducând semnificativ timpii obișnuiți de dezvoltare. Cu ajutorul ei, oamenii de știință din laboratoarele HHU au reușit să dezvolte noi linii de orez rezistente la tulpinile Xoo identificate în Tanzania și Madagascar, pornind de la soiurile africane de elită KombokaP, FARO-44 și NERICA-4. Rezultatele sunt prezentate în revista Rice.
Dr. Yugander Arra, primul autor al studiului și fost bursier de cercetare Alexander von Humboldt la HHU, a explicat: „Am adăugat simultan mai multe gene de rezistență în soiurile de orez, cu scopul de a asigura o rezistență cu spectru larg la o serie de variante Xoo. Astfel, putem proteja liniile dezvoltate nu doar împotriva celor două tulpini bacteriene din Tanzania și Madagascar, ci și împotriva altor tulpini asiatice și vest-africane selectate.”
„Prin studiul nostru, putem oferi amelioratorilor din Africa de Est o rezistență robustă la boala bacteriană în trei soiuri locale de orez, pentru teste pe câmp. În plus, aceste linii sunt potrivite pentru încrucișarea cu alte soiuri locale. Acest lucru poate constitui și baza pentru înregistrarea liniilor ca soiuri noi și, în cele din urmă, pentru utilizarea lor pe scară largă de către fermieri”, a afirmat dr. Eliza Loo, coautoare a studiului și coordonatoarea echipei „Healthy Crops” la HHU.
Szurek de la IRD a precizat: „Monitorizarea continuă a IRD în diferitele țări-țintă ne-a permis să constituim o colecție importantă de tulpini, adunate de la începutul epidemiei până în prezent. Astfel a fost posibil să stabilim un panel de tulpini patogene care reprezintă bine diversitatea genetică și geografică a populației Xoo invadatoare, foarte util pentru evaluarea spectrului de rezistență și, prin urmare, a validității noilor soiuri rezistente, cum este cazul în studiul nostru.”
Frommer a adăugat: „Metoda MAB pe care o folosim acum consumă foarte mult timp. În schimb, metodele moderne de editare a genomului disponibile astăzi ne permit să răspundem nevoilor regionale într-un interval foarte scurt. Este de sperat ca Uniunea Africană să convină în viitor asupra unor standarde comune pentru armonizarea utilizării editării genomului în Africa.”
