Агрессивный грибок угрожает производству пшеницы

Распространение экзотических и агрессивных штаммов грибка представляет серьёзную угрозу для производства пшеницы в Великобритании, согласно исследованию в Genome Biology. Используется новая методика наблюдения, применимая во всём мире для отслеживания различных болезней растений.

Пшеница — ключевой продукт, обеспечивающий 20% калорий и более 25% белка в рационе человека. «Жёлтая ржавчина», вызываемая грибком Puccinia striiformis f. sp. tritici (PST), — одно из основных заболеваний, распространённое в главных пшеничных регионах мира. Инфекции значительно снижают качество и урожай зерна, а в редких случаях приводят к потере всего урожая. Недавно появились новые штаммы грибка, адаптированные к более высоким температурам, более агрессивные и преодолевшие многие защитные гены пшеницы.

Ведущий автор Диана Сондерс из John Innes Centre и The Genome Analysis Centre (TGAC) заявила: «Повышенная вирулентность, глобализация и изменение климата увеличивают масштабы и частоту возникновения болезней растений, угрожая глобальной продовольственной безопасности».

Исследователи из John Innes Centre, The Sainsbury Laboratory, TGAC и Национального института сельскохозяйственной ботаники секвенировали генетический материал из 39 образцов пшеницы, заражённых PST, собранных в 17 графствах Великобритании в 2013 году.

Сравнив РНК грибка с генетической информацией из ранее преобладавших популяций (1978–2011 гг.), они показали быстрое и резкое изменение популяции PST, что может иметь серьёзные последствия для производства пшеницы в Великобритании.

Образцы PST 2013 года показали больше генетической вариативности и разнообразия, что отражает рост эволюционного потенциала популяции патогена в Великобритании. Это может усилить его способность преодолевать устойчивость пшеницы к болезням.

11 образцов также были генетически схожи со штаммом PST под названием «Warrior». Этот штамм, возникший в 2011 году, представляет серьёзную угрозу для европейского производства пшеницы из-за вирулентности к множеству ранее устойчивых сортов. Это указывает, что разнообразная популяция PST, содержащая штамм «Warrior», теперь преобладает в Великобритании.

Новая диагностическая методика, названная «field pathogenomics», может применяться международно для отслеживания распространения различных болезней растений. Быстро определяя генетический состав грибка из полевых образцов, метод позволяет подтвердить вспышки на конкретных сортах пшеницы и эффективно установить, были ли преодолены ранее устойчивые сорта вирулентными штаммами патогена. Это контрастирует с текущими методами, которые длительны, дороги и позволяют отобрать лишь относительно небольшую часть популяции грибка.

Сбор и анализ данных заняли всего несколько месяцев после сбора образцов в поле, демонстрируя потенциал метода для сокращения задержек и преобразования систем наблюдения за болезнями. Получаемая детальная информация может помочь в прогнозировании заболеваемости и сельскохозяйственной практике.