Уникальный ген устойчивости к пятнистости листьев успешно внедрён в пшеницу

Гриб Zymoseptoria tritici — один из самых генетически разнообразных и разрушительных патогенов пшеницы в мире. В борьбе с ним сделан важный шаг: международный консорциум с участием WUR впервые клонировал устойчивый ген Stb16q и успешно внедрил его в пшеницу. Теперь ген относительно легко внедрить в коммерческие сорта пшеницы с помощью селекции. Это означает, что в будущем фермеры будут нести меньшие потери урожая и меньше нуждаться в применении химических средств защиты растений.

Пшеница — самая культивируемая зерновая культура в мире. Без защиты от патогенов её урожайность может серьёзно пострадать. Из-за изменения климата участились периоды дождливой погоды, что создаёт идеальные условия для Z. tritici, вызывающего опасную болезнь — септориоз листьев (Septoria tritici blotch).

Исследователи из INRAE, Wageningen University & Research (WUR), USDA, ETH Zurich и селекционной компании Florimond Desprez впервые клонировали ген устойчивости Stb16q (открытый исследователями WUR в 2011 году у дикого предка пшеницы) и внедрили его в пшеницу.

«Внедрённый ген эффективен против подавляющего большинства протестированных вариантов Z. tritici и, следовательно, обеспечивает уникальную широкоспектральную устойчивость, включая замедление проникновения и межклеточного роста гриба. Кроме того, исходный источник Stb16q не был поражён ни одним штаммом гриба», — говорит исследователь WUR Герт Кема. Публикация по этой теме вышла в Nature Communications.

Важный новый шаг в защите пшеницы

Исследования устойчивости пшеницы к болезням ведутся с 1865 года. Каталог известных генов устойчивости пшеницы огромен: для бананов идентифицировано только 2 таких гена, а для пшеницы счёт идёт примерно на 1200 генов, полностью или частично связанных с устойчивостью к болезням.

Многие из них охарактеризованы, но до сих пор Stb16q — единственный ген, кодирующий богатый цистеином рецептор-подобную киназу (CRK)¹, идентифицированный у пшеницы. Лишь однажды ранее исследователям удалось клонировать ген устойчивости к Z. tritici в пшенице — это был Stb6. Однако он защищает лишь от очень узкого спектра штаммов. «Наличие обоих генов теперь позволяет нам выявлять и сравнивать механизмы, участвующие в остановке роста патогена», — говорит исследователь INRAE Сириль Сентенак.

Сокращение пестицидов

«Это может стать прелюдией к важному новому этапу в защите пшеницы от патогенов и сокращению использования пестицидов. Тем более что эти CRK, по-видимому, участвуют в устойчивости к болезням и у других культур», — говорит Кема.

«Клонировав и внедрив ген устойчивости в восприимчивую к Z. tritici пшеницу, мы получили конкретное подтверждение, что Stb16q обеспечивает хорошую защиту от различных вариантов патогена. Теперь ген относительно легко внедрить в коммерческие сорта пшеницы с помощью селекции, что означает, что в будущем фермеры будут нести меньшие потери урожая и меньше нуждаться в применении химических средств защиты растений».