Гены дикой пшеницы помогут в борьбе с тремя вредителями

Клещ пшеничный курчавый (wheat curl mite), злаковая тля (greenbug) и гессенская муха (Hessian fly) давно являются проблемными вредителями для пшеницы в Техасе. Учёные AgriLife Research (Техас A&M) используют высокие технологии для борьбы с ними.

Доктор Шуюй Лю, генетик пшеницы, возглавит команду по созданию озимой твердой пшеницы, устойчивой к этим вредителям, с использованием генов от дикого родственника пшеницы. Исследование финансируется грантом Национального института продовольствия и сельского хозяйства USDA.

Цель и проблема

Производство пшеницы в Техасе ограничено суровой средой и множеством вредителей. Учёные ищут решения в диких родственниках пшеницы, чтобы противостоять стрессам, снижающим урожайность и качество.

Конкретная цель проекта — изучить синтетическую гексаплоидную пшеницу для поиска новых генов устойчивости к трём целевым вредителям. В настоящее время TAM 204 — единственный коммерческий сорт с таким уровнем устойчивости, поэтому критически важно диверсифицировать источники резистентности.

Источник генов: синтетические линии пшеницы

Синтетические линии были созданы Международным центром улучшения кукурузы и пшеницы (CIMMYT) путём искусственных межвидовых скрещиваний между пшеницей дурум и Aegilops tauschii — видом-предшественником пшеницы.

Эти синтетические линии являются резервуарами генов устойчивости, отсутствующих в современных сортах пшеницы. Хотя много работы по внедрению генов из синтетиков проделано для яровой пшеницы, для озимой пшеницы (которую выращивают на Великих равнинах США) сделано мало.

Методология и значение

Комбинирование устойчивости из синтетиков с существующим генофондом хлебной пшеницы позволит расширить генетическую базу для более долговечной резистентности.

Процессы, такие как exome capture, помогут найти генетические маркеры, тесно связанные с целевыми генами. Эти маркеры затем будут использованы в ускоренной селекции с помощью удвоенных гаплоидов для внедрения генов в существующие сорта TAM.

Поскольку вредители эволюционируют вместе с генами устойчивости растения-хозяина, а биотипы насекомых постоянно меняются, отдельные основные гены устойчивости могут быть эффективны лишь несколько лет. Это заставляет исследователей постоянно искать новые источники резистентности.

Ожидаемые результаты

Прогресс в генетических и геномных исследованиях пшеницы ускорился благодаря улучшенным методикам. Работа в молекулярной лаборатории, климатической камере, теплице и полевые эксперименты позволят идентифицировать и валидировать диагностические генетические маркеры, связанные с целевыми генами.

Проект углубит понимание механизмов устойчивости к вредителям. Связанные с ними генетические маркеры повысят эффективность селекционного отбора, а созданный улучшенный генофонд будет использован селекционерами для разработки будущих устойчивых сортов для фермеров.