Обнаружен ген, способный остановить мировую эпидемию пшеницы

Исследователи из Калифорнийского университета в Дэвисе идентифицировали ген, обеспечивающий устойчивость к новому разрушительному штамму стеблевой ржавчины — грибкового заболевания, которое снижает производство пшеницы в Африке и Азии и угрожает глобальной продовольственной безопасности.

Открытие команды генетика пшеницы Хорхе Дубковского поможет селекционерам быстрее выводить сорта, устойчивые к смертоносному патогену, и остановить мировую эпидемию. Результаты опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Пшеница и стеблевая ржавчина находятся в эволюционной «гонке вооружений» более 10 000 лет. В 1950-х годах крупная эпидемия болезни в Северной Америке уничтожила до 40% урожая пшеницы — второго по важности зерна в мире после риса.

Ученые создали устойчивые к ржавчине сорта, но патоген возвращается. Новый штамм стеблевой ржавчины — Ug99 (обнаружен в Уганде в 1999 году) — распространяется по региону. Около 90% сортов пшеницы в мире восприимчивы к Ug99.

«Ug99 расширился на большинство пшеничных регионов Африки и пересек Красное море, достигнув Йемена и Ирана, — сказал Дубковский. — Ug99 теперь у дверей региона Пенджаб — житницы Азии, и идентификация и внедрение эффективных генов устойчивости критически важны».

Команда идентифицировала три разные формы устойчивости гена Sr13 из твердой пшеницы, эффективного против Ug99 и других вирулентных штаммов из Йемена и Эфиопии. В 2013 году эта же группа обнаружила другой ген — Sr35, также обеспечивающий устойчивость к Ug99. Ученые близки к идентификации третьего защитного гена.

Почему важна генетика

Для создания лучших сортов селекционеры скрещивают растения с нужными признаками и отбирают потомство в течение поколений. После идентификации генов устойчивости к ржавчине можно использовать молекулярные маркеры (специфичные участки ДНК) для отбора на стадии семени или проростка, что ускоряет процесс.

Эти маркеры позволяют «пирамидировать» (объединять) несколько генов устойчивости в одном растении для повышения долговечности защиты.

«Пшеница обеспечивает значительную долю калорий и белков, потребляемых человеком, — отметил Дубковский. — Мы надеемся, что лучшее понимание системы "пшеница–ржавчина" ускорит разработку новых стратегий контроля этого разрушительного патогена».