Новое исследование выявило генетическую основу устойчивости кукурузы к западному кукурузному жуку
Фермеры оказались в тупике. Западный кукурузный жук может уничтожать посевы и прибыль, но его популяции ("жук на миллиард долларов") перестали реагировать на инсектициды и генетически модифицированные гибриды кукурузы, созданные для сопротивления насекомым. Однако появилась надежда. Исследователи из Университета Иллинойса обнаружили генетическую основу устойчивости к этому вредителю, прокладывая путь для создания не-ГМО гибридов, способных ему противостоять.
Поиск устойчивости в мировом генофонде
Предыдущие исследования показали, что у элитных гибридов, выращиваемых на Среднем Западе США, нет врожденной устойчивости. Целью работы было улучшение естественной устойчивости без использования трансгенов. Исследование проводилось в рамках проекта GEM (Germplasm Enhancement of Maize), который использует генетические ресурсы образцов кукурузы со всего мира.
Устойчивые линии были найдены не среди местных сортов, а среди материалов из Аргентины, Бразилии и Карибских островов. Однако эти растения не подходят для прямого использования в США из-за гигантского роста, адаптации к другим условиям и неподходящих сроков цветения.
Скрещивая экзотические и элитные линии, проект GEM создал растения с четвертью генов от экзотических предков. Некоторые из этих линий сохранили перспективный уровень устойчивости.
Генетическая основа устойчивости
Чтобы понять причину устойчивости, исследователи использовали метод QTL-картирования. Они не нашли единого "гена устойчивости" — признак, вероятно, слишком сложен. Однако были идентифицированы регионы генома, вносящие вклад в устойчивость.
Анализ выявил две возможные защитные стратегии растений:
- Биосинтез аскорбата: В обнаруженных регионах часто встречаются гены, связанные с биосинтезом аскорбата. Этот путь производит свободные радикалы, которые повреждают питающихся насекомых.
- Привлечение естественных врагов: Второй набор генов, вероятно, связан с производством соединений, которые привлекают нематод для атаки на личинок жука, когда те питаются корнями.
Перспективы для сельского хозяйства
Это исследование — первый шаг к внедрению механизмов естественной устойчивости в новые элитные гибриды. Уровень найденной устойчивости пока не может соперничать с трансгенной кукурузой. Однако знание локализации генов с небольшим эффектом позволяет накапливать их в одном генетическом фоне. Со временем это может повысить уровень устойчивости до практической значимости для фермеров.