Учёные идентифицировали ген устойчивости к паразитической "ведьминой траве"

Паразитическое цветковое растение Striga, или "ведьмина трава", атакует корни растений-хозяев, лишая их воды и питательных веществ, что делает их неспособными к росту и производству зерна. Ведьмина трава широко распространена в странах Африки к югу от Сахары, ежегодно нанося ущерб урожаям на сотни миллионов долларов и усугубляя нехватку продовольствия в регионе.

Одной из культур, сильно страдающих от этого паразита, является чёрноглазый горох, известный в Африке как "коровый горох" (cowpea) или "ниеб" (niebe) во франкоязычных странах.

Около 80% мирового урожая коровьего гороха выращивается в Африке к югу от Сахары, в основном мелкими фермерами, которые не могут позволить себе дорогие гербициды и удобрения. В этом регионе коровий горох является основным источником белка для миллионов людей, которые используют всё растение: горох для супов, рагу и хлеба, листья в качестве свежей зелени, а стебли — как сено и корм для скота.

По мере расширения посевов коровьего гороха распространилась и Striga gesnerioides — вид ведьминой травы, адаптированный для паразитирования на нём. Сегодня паразит настолько агрессивен, что фермерам в этом полузасушливом регионе приходится каждые несколько лет переносить посевы коровьего гороха на новую почву.

Учёные из Университета Вирджинии идентифицировали ген в коровьем горохе, который обеспечивает устойчивость к атаке ведьминой травы. Это открытие поможет лучше понять, как некоторые растения могут сопротивляться Striga, в то время как другие, например кукуруза и сорго, восприимчивы.

Результаты исследования представлены в выпуске журнала Science от 28 августа.

"Открытие этого гена устойчивости важно не только для улучшения коровьего гороха, но и может помочь нам разработать стратегии повышения устойчивости к Striga у других поражённых культур", — заявил профессор биологии Майкл П. Тимко, руководивший исследованием.

В настоящее время не существует естественных источников устойчивости к Striga у кукурузы или сорго, которые являются основными зерновыми культурами в африканском рационе.

"Создание растений с долговременной устойчивостью к Striga может оказать значительное влияние на продовольственную безопасность Африки", — отметил Тимко.

В последние годы он и другие учёные секвенировали геном коровьего гороха и используют эту информацию для создания растений с улучшенными агрономическими признаками.

"Теперь мы можем идентифицировать все возможные гены устойчивости к Striga у коровьего гороха, а также к другим его патогенам", — сказал Тимко. "Мы можем даже в конечном итоге вывести более засухоустойчивое растение и сорта с более высоким уровнем и лучшим балансом питательных веществ. Мы достигли точки, когда можем манипулировать этим растением на благо миллионов людей".

Подход Тимко заключается в улучшении характеристик растений путём идентификации генов, контролирующих ключевые признаки, и последующем использовании селекции для усиления этих черт.

Хотя ему удаётся выводить устойчивые к паразиту гибриды, существует по меньшей мере семь различных рас Striga, каждая из которых способна адаптироваться к меняющимся сортам коровьего гороха.

"Мы пытаемся создать растение, устойчивое ко всем расам", — пояснил он. "Striga гипервирулентна. Это война между растением коровьего гороха и его паразитом, и мы постоянно пытаемся оставаться на шаг впереди врага".