Генетические паттерны, связанные с иммунитетом растений

Геномная информация растений может быть использована для повышения сельскохозяйственного производства и улучшения продовольственной безопасности. Понимание взаимосвязи между генетической информацией растения и его свойствами позволяет создавать улучшенные культуры с лучшими признаками (устойчивость к болезням, засухоустойчивость и т.д.).

Исследовательская группа под руководством профессора Eunyoung Chae из Национального университета Сингапура обнаружила, что при селекционном скрещивании гены, обеспечивающие защиту от мучнистой росы (RPW8) у растения Arabidopsis thaliana, при дупликации в виде множественных копий в геноме могут нарушать регуляцию иммунных рецепторов. Это запускает аутоиммунный ответ у гибридных растений, приводящий к преждевременной гибели листвы — явлению, известному как гибридный некроз.

В исследовании учёные применили метод полногеномного поиска ассоциаций (GWAS) к модельному растению Arabidopsis thaliana. Этот метод позволяет выявить генетические вариации (SNP — однонуклеотидные полиморфизмы), связанные с конкретным признаком. Исследователи идентифицировали SNP, маркирующие естественную генетическую вариацию, ответственную за компромисс между ростом и иммунитетом. Эти SNP расположены рядом с мультигенным кластером, который, как известно, обеспечивает устойчивость к мучнистой росе. Команда обнаружила, что наличие множественных копий этого набора генетических кодов (RPW8) у Arabidopsis thaliana вредно, так как запускает механизм аутоиммунитета даже в отсутствие патогенов.

Arabidopsis thaliana принадлежит к семейству Brassicaceae, которое включает такие овощи, как брокколи, капуста, горчица и пак-чой. Команда в настоящее время оценивает изменчивость иммунной системы растений в этом семействе, особенно в кластерах генов устойчивости к мучнистой росе, и её связь с повышенной устойчивостью и/или компромиссом между иммунитетом и ростом.