Bakteriedödande ultraviolett ljus är effektivt för att döda en skadlig svamp som infekterar bordsbetor, vilket ger ett viktigt organiskt verktyg för att bekämpa det växande problemet med svampdödande resistens, enligt en ny Cornell-studie.
Även om UV-ljus redan används för att bekämpa mjöldagg i vindruvor, mjöldagg i jordgubbar och en smittsam bakterie som orsakar eldsmitta i äpplen, päron och medlemmar av familjen Rosaceae, är detta det första beviset på att det bakteriedödande ljuset kan arbeta i en grönsak.
Eldsjuka och mjöldagg lever på utsidan av löv och skott, men den här studien visar att UV-ljus dämpar Cercospora bladfläcksvamp, som har en del av sin livscykel inuti växten.
"Cercospora lövfläck infekterar bladet och orsakar avlövning, och därför, eftersom bordsbetor skördas med vad som kallas toppdragningsmaskiner - maskiner som tar tag i rötterna och drar rötterna ur marken - när löven är borta, gör de det" Det fungerar inte", säger Sarah Pethybridge, docent i växtpatologi och växt-mikrobbiologi vid Cornell AgriTech och motsvarande författare till en studie publicerad i Plant Disease .
Nu kan forskarna ta nästa steg:att använda drönare eller satellitbilder för att identifiera spektrala signaturer av sjukdomen i betfält för att punktbehandla infekterade växter med UV-ljus på natten istället för att behandla ett helt fält, vilket inte är genomförbart . De undersöker också användningen av automatiserade robotfordon som kan placera en vagn utrustad med UV-ljus för att lysa på infekterade växter.
Mer arbete krävs för att veta om denna teknik kommer att vara tillämpbar på andra vegetabiliska sjukdomar och grödor. "Det beror på patogenens känslighet för UV-ljus, men också på känsligheten hos den speciella grönsaken, så det måste prövas från fall till fall," sa Pethybridge.
Det finns tre typer av UV-ljus:UVA har de längsta våglängderna, följt av UVB, och sedan UVC, med de kortaste våglängderna; den senare används för att behandla växtsjukdomar. När de utsätts för UV-ljus under dagen har svamppatogener en mekanism som reparerar skador på DNA, men när UVC appliceras på natten kan den mekanismen inte reparera skadan, vilket permanent äventyrar DNA-replikationen i svampsporer.
En varning är att behandlingen är mest effektiv när den följs av fyra timmars mörker före soluppgången, så applicering rekommenderas direkt efter solnedgången.
I studien testade forskarna UVC-ljus direkt på Cercospora-bladfläcksvampsporer i labbet. När de väl bevisat att det fungerade, och efter att ha bestämt doser, testade de det på betplantor i växthuset. De fann att UVC-ljus vid effektiva doser skapade viss toxicitet för växterna, men de växte ur det. De fann också att äldre växter var mer mottagliga för skador än yngre växter.
Pethybridge och hans kollegor genomförde sedan två års fältförsök i delstaten New York – den första betodlingsstaten i landet – där de identifierade en optimal dos för att undertrycka svampen samtidigt som de orsakade minimal toxicitet för växter.
Det nya verktyget kommer i hög grad att hjälpa mot svampdödande resistens i Cercospora-bladfläckar, som är genetiskt mångfaldig och snabbt kan övervinna konventionella fungicider, som måste appliceras ofta. UVC-ljusbehandlingar kan användas vid traditionell produktion av betor såväl som i organiska system, där syntetiska fungicider inte är tillåtna.
Projektsamarbetspartners var Love Beets, som tillverkar ekologiska betprodukter, och Seneca Foods, känt för konventionella produkter, båda stora betproducenter i New York. Företagen lämnade stödbrev för finansiering, hjälpte till att identifiera bönder för försök och deltog i en rådgivande panel för intressenter, som träffades var sjätte månad för att ge feedback om projektet.
Mer information: Sarah Jane Pethybridge et al, Nattliga tillämpningar av bakteriedödande ultraviolett ljus (UV-C) för att undertrycka Cercospora-bladfläckar i bordsbetor, växtsjukdom (2024). DOI:10.1094/PDIS-12-23-2715-RE
Tillhandahålls av Cornell University
