Дикая трава открывает новые генетические ключи для борьбы с опаснейшим патогеном пшеницы

Исследование выявило, что дикий злак Aegilops cylindrica, близкий родственник пшеницы, является мощным источником генетической устойчивости к разрушительному грибковому патогену Zymoseptoria tritici — возбудителю септориоза листьев пшеницы (Septoria tritici blotch, STB). Эти открытия прокладывают путь к выведению более устойчивых сортов пшеницы и снижению глобальной зависимости от химических фунгицидов.

Уникальные механизмы защиты у дикого злака

Исследовательская группа под руководством Евы Штукенброк из Ботанического института в Киле и Института эволюционной биологии Макса Планка в Плёне (Германия) обнаружила, что A. cylindrica обладает уникальными механизмами защиты, отсутствующими у культурной пшеницы. Комбинируя генетический и микроскопический анализ, учёные выяснили, что устойчивость к Z. tritici у этого дикого вида формируется на ранней стадии заражения — непосредственно в устьицах листа, через которые гриб обычно проникает в растение.

Кроме того, транскриптомный анализ показал, как вирулентные изоляты гриба подавляют ключевые гены, связанные с иммунитетом, у A. cylindrica. В то же время, при заражении авирулентными и специализированными на пшенице изолятами, A. cylindrica поддерживает экспрессию этих генов, чтобы блокировать инфекцию.

Значение для селекции и сельского хозяйства

«Нас больше всего воодушевляет то, что Aegilops cylindrica даёт совершенно новые представления об иммунитете растений против Z. tritici, ранее неизвестные для пшеницы», — отметила Штукенброк. — «Это открытие предлагает селекционерам новые цели для повышения устойчивости и разработки более экологичных стратегий контроля».

Это первое исследование, в котором создана транскриптомная сборка для A. cylindrica — вида с более простым геномом, но сильными параллелями во взаимодействиях с патогенами пшеницы. Результаты не только выявляют новые гены-кандидаты на устойчивость, но и проливают свет на то, как Z. tritici преодолевает защиту растений, подавляя ключевые иммунные ответы — процесс, который Штукенброк называет «молекулярным саботажем».

Более широкое влияние на продовольственную безопасность

Помимо значения для улучшения пшеницы, эта работа углубляет понимание в областях фитопатологии, генетики и устойчивого сельского хозяйства. Она подчёркивает ценность сохранения диких родственников культурных растений как источников скрытых признаков, которые могут помочь обеспечить глобальные продовольственные поставки.

«Это исследование расширяет наш взгляд на взаимодействие растений и патогенов и предоставляет дорожную карту для разработки сортов пшеницы, способных противостоять одному из самых разрушительных болезней зерновых в мире», — пояснила команда.