Обнаружен ген устойчивости к патогену стеблевой ржавчины пшеницы Ug99
Исследователи под руководством Эдуарда Ахунова из Университета штата Канзас и Хорхе Дубковски из Калифорнийского университета в Дэвисе идентифицировали ген, который придает растениям пшеницы устойчивость к одной из самых опасных рас патогена стеблевой ржавчины — Ug99, впервые обнаруженной в Уганде в 1999 году.
Это открытие может помочь в создании новых сортов пшеницы и стратегий защиты мировых продовольственных культур от патогена, который распространяется из Африки в основные зерновые регионы Азии и способен вызывать значительные потери урожая.
Исследование «Identification of Wheat Gene Sr35 that Confers Resistance to Ug99 Stem Rust Race Group» опубликовано в журнале Science. Оно идентифицирует ген устойчивости к стеблевой ржавчине под названием Sr35 и выходит одновременно с работой австралийской группы, обнаружившей другой эффективный ген устойчивости — Sr33.
- Функция гена: «Этот ген, Sr35, функционирует как ключевой компонент иммунной системы растений, — сказал Ахунов. — Он распознает вторгающийся патоген и запускает защитную реакцию растения».
- История проблемы: С 1950-х годов селекционерам удавалось создавать сорта пшеницы, в основном устойчивые к стеблевой ржавчине. Однако появление штамма Ug99 в Уганде опустошило посевы, и он распространился на Кению, Эфиопию, Судан и Йемен (но пока не достиг США). Это показало, что изменения в вирулентности патогена могут стать огромной проблемой.
Ход исследования:
Источник гена: Ген Sr35 был обнаружен в образце пшеницы-однозернянки (einkorn wheat), выращиваемой в Турции. Этот вид пшеницы имеет ограниченную экономическую ценность и был вытеснен более урожайными сортами.
Поиск в геноме: Ученые потратили почти четыре года, чтобы определить местоположение гена Sr35 в геноме пшеницы, который содержит почти в два раза больше генетической информации, чем человеческий.
Методы идентификации:
- Химический мутагенез: Устойчивый образец пшеницы подвергли химическому мутагенезу, чтобы найти растения, ставшие восприимчивыми к патогену. «Нужно было "выключать" каждый ген-кандидат, пока мы не нашли тот, который делал растение восприимчивым».
- Биотехнологический подход: После выделения гена-кандидата исследователи создали трансгенные растения, несущие ген Sr35 и показавшие устойчивость к расе Ug99.
Следующие шаги: Теперь ученые изучают, какие белки переносит гриб в растение пшеницы и распознаются белком, кодируемым геном Sr35. Это поможет лучше понять молекулярные механизмы заражения и разработать новые подходы для контроля над этим губительным патогеном.
Финансирование и участники: Исследование финансировалось Министерством сельского хозяйства США и Инициативой Борлоуга по глобальной ржавчине. В команду также входили Гарольд Трик, Андрес Сальседо и Сириль Сентенак.