SLU-nyhet

Lovande växtskyddssvamp har flera olika lösningar på samma problem

Publicerad: 21 maj 2018

Stort hopp ställs till svampen Clonostachys roseas potential som framtida växtskyddsmedel mot en rad olika sjukdomar. I en ny studie från SLU visas att C. rosea använder nästan helt olika batterier av gener för att hantera olika sjukdomssvampar, trots att de hanteras på nästan exakt samma sätt. Detta skulle kunna användas för att finjustera växtskyddsmedel baserade på samma organismer mot olika sjukdomar.

För att världens jordbruk ska ge rika skördar och god avkastning, måste skadegörande mikroorganismer hanteras. Kemiska bekämpningsmedel har länge varit den givna lösningen, men såväl den politiska och vetenskapliga som allmänna uppfattningen är numera att användandet av sådana bör minska. Det hetaste alternativet kallas integrerat växtskydd, d.v.s. en sofistikerad blandning av arbete med växtföljd, jordbearbetning, resistenta grödor och biologisk bekämpning.

Het kandidat

Biologisk bekämpning innebär behandling med naturliga antagonister och konkurrenter till de skadegörande mikroberna, t.ex. svampar och bakterier som parasiterar på andra svampar och bakterier och därmed förhindrar dem från att skada grödan. En av de mer lovande antagonisterna för en lång rad sådana applikationer är svampen Clonostachys rosea. C. rosea har många utmärkande egenskaper som gör den intressant som antagonist. Dels kan den hantera den skadliga miljö skadesvamparna bildar omkring sig genom att effektivt avgifta sig själv, men den kan också bryta ner cellväggar och påverka växternas eget immunförsvar och tillväxt.

Mukesh Dubey undersöker svampen Clonostachys roseas potential som framtida växtskyddsmedel i labbet. Foto: Magnus Karlsson.
Svampens Clonostachys rosea (till vänster) växer över, dödar och konsumerar skadesvampen Botrytis cinerea (till höger). Foto: Mukesh Dubey.

Okänd interaktion med andra svampar

Antagonister med ett brett spektra av värdar, som C. rosea, är oftast nekrotrofer. Utmärkande för nekrotrofer är att de inte behöver en levande värd att snylta på, utan kan döda den och bryta ner dess cellväggar. Eftersom den inte behöver överlista individuella värdars signalsystem för att undvika upptäckt, kan de angripa många olika organismer med samma vapen. Det har dock inte varit känt om C. rosea över huvud taget anpassar sig efter vilken värdsvamp den parasiterar på. Detta har undersökts i en studie från institutionen för skoglig mykologi och växtpatologi på SLU. Mukesh Dubey är en av artikelns huvudförfattare.

-C. rosea parasiterar på en lång rad kända skadesvampar, men i studien lät vi den växa tillsammans med Botrytis cinerea, gråmögel, och Fusarium graminearum, som orsakar axfusarios i stråsäd, och som kontroll även tillsammans med sig själv, säger Mukesh. Vi isolerade RNA från interaktionszonen där svamparna möts, och jämförde resultatet för att ta reda på vilka gener som ökar sin aktivitet (uppregleras) och vilka som minskar (nedregleras).

Värdpecifika mekanismer

Forskarna fann att C. rosea har både överlappande och artspecifika svarsmekanismer gentemot olika värdar, men överraskande nog var den övervägande majoriteten specifik för respektive art; i interaktionen med endera skadesvampen var totalt 41 gener signifikant uppreglerade, men bara sex av dessa påverkades av båda svamparna. 24 uppreglerades däremot enbart av F. graminearum och elva enbart av B. cinerea.

-Intressant nog är själva funktionaliteten i de påverkade generna desamma för båda svamparna, säger Mukesh. Det är transportörer, som kan pumpa ut oönskade ämnen genom cellmembranet och avgifta cellerna, och cellväggsnedbrytande enzymer, som behövs för att bryta ner värdsvampen, men det är inte exakt samma gener mellan behandlingarna och dessutom olika mängder av dem. Exempelvis är det bara fyra transportörer som uppregleras i interaktion med B. cinerea, men sjutton med F. graminearum.

 -Detta går lite stick i stäv med den allmänna uppfattningen om nekrotrofer, säger Mukesh. Man tänker sig ofta att de använder samma batteri av vapen oavsett vilken fiende de möter, men våra resultat visar att C. rosea har en distinkt förmåga att finjustera sina angreppsvägar efter värden, även om det funktionella syftet inte verkar skilja sig.

Specialiserad generalist

Magnus Karlsson har varit projektets ledare.

-Dessa resultat är särskilt intressanta eftersom de varslar om att olika C. rosea individer kan vara olika specialiserade på att parasitera på olika svamparter, säger han. Ur en biologisk växtskyddsvinkel är det lovande eftersom det kan göra det möjligt att ta fram ett batteri av växtskyddsmedel med olika verkningsgrad mot olika sjukdomar. Det vore en fördel, både för effektiviteten i behandlingen och för risken att skadesvamparna utvecklar motståndskraft mot den.

Text av Mårten Lind

Sidansvarig: cajsa.lithell@slu.se