Študij epidemologije in raznolikosti mikrobnih povzročiteljev bolezni rastlin

Naročnik (šifra): Agencija za raziskovalno dejavnost RS (L4-5525)
Tip projekta: Temeljni oz. aplikativni projekt
Trajanje projekta: 2013 - 2016

Sodelavci na projektu



Zaradi globalizacije ki omogoča prosti pretok blaga in storitev smo izpostavljeni povečani izmenjavi (uvoz / izvoz) rastlin in proizvodov rastlinskega izvora. Z njimi potujejo tudi novi mikroorganizmi in žuželke ali drugi vektorji rastlinskih patogenih mikroorganizmov, ki pa zaradi globalnih podnebnih sprememb, lahko preživijo v novih toplejših okoljih. Nove porajajoče se bolezni predstavljajo veliko nevarnost za kmetijstvo in gozdarstvo, predstavljajo pa tudi grožnjo naravnim ekosistemom in biotski raznovrstnosti. Poleg pojavljanja novih povzročiteljev bolezni,ki jih je pogosto težko identificirati, predstavljajo problem genetska variabilnost že znanih povzročiteljev bolezni. Zato je diagnoza novih patogenov ali novih genetskih različic že znanih mikrobov postala aktualna tema. Nove metode za določanje nukleotidnega zaporedja (naslednja generacija sekvenciranja - next generation sequencing - NGS) nudi nove možnosti za identifikacijo patogenih mikroorganizmov.

Virusi v rastlini se pojavljajo kot populacija različnih mutant (quasispecies). Po vstopu virusa v novega gostitelja, se lahko virusni genom spremeni, ali pa se spremeni razmerje med različnimi mutantami istega virusa. Hitre mutacije, ki nastajajo pri replikaciji virusa vodijo v nastanek bolj agresivnih izolatov, ki se lahko širijo hitreje in okužijo širši spekter gostiteljev. Taki primeri so že bili opisani v krompirju okuženem z različnimi izolati krompirjevega virusa Y (Potato virus Y, PVY), ki ogrožajo pridelavo krompirja. Zato smo izbrali PVY kot modelni virus naše študije, poleg tega pa se bomo osredotočili na patogene mikroorganizme, ki okužujejo lesnate rastline in so dodatno problematični, saj predstavljajo stalno okužbo na rastlinah, ki rastejo vrsto let. Prisotnost patogenega mikroba je zato potrebno odkriti čim prej in odpraviti okužene rastline. Fitoplazma Flavescence dorée je karantenski mikroorganizem z velikim gospodarskim vplivom na proizvodnjo vinske trte. Na vinski trti so na novo odkrili virus grmičavosti in pritlikavosti malin (Raspberry Bushy Dwarf Virus, RBDV), vendar njegova raznolikost in pomen za vinsko trto še nista znana. Določitev genoma mikrobov s pomočjo NGS in razvoj novih diagnostičnih metod, kot so izotermalno pomnoževanje (LAMP), analiza talitvene krivulje z visoko resolucijo (HRM) in imuno-PCR v realnem času (imuno-qPCR), ki jih bomo uporabili in razvili v projektu, bodo omogočili hitro detekcijo patogenih mikrobov. To bo omogočilo hitrejše in bolj zanesljiv odkrivanje povsem novih patogenih mikroorganizmov ter bo prispevalo k razumevanju raznolikosti karantenskih in škodljivih že identificiranih mikrobov. Novi pristop k identifikaciji in odkrivanju mikrobov bo omogočil sledenje poti vnosa in razširjanja patogenih mikroorganizmov.
 
Uporaba NGS metod za določanje genetske raznovrstnosti bo pomagalo odkriti razlike v zaporedju, ki so pomembne za patogenost mikroba. V primeru rastlinskih virusov je priprava vzorcev ozko grlo, saj pri določanju nukleotidnega zaporedja z NGS, ki ni selektivno, pridobimo zelo velike količine podatkov, ki jih je potrebno analizirati. Uvedli bomo povsem izvirni način priprave virusnih vzorcev iz okuženih rastlin z uporabo nove generacije monolitne kromatografske polimerov (CIM).
 
Z vključevanjem izkušenih domačih in tujih partnerjev z uporabo najsodobnejše opreme bomo prišli do ustreznih rezultatov, ki bodo uporabni tako za sofinancerje (Ministrstvo za kmetijstvo in okolje ter podjetje Omega d.o.o.) kot za izboljšavo rastlinske pridelave. Predlagane študije sodijo v evropsko strategijo, ki poudarja genomiko in biotehnologijo za zdravje, kakovost hrane in trajnostni razvoj. Projekt je v celoti usklajen s prednostnimi nalogami iz tega javnega razpisa za zbiranje predlogov - Rastlinska pridelava.