Глобальное распространение мучнистой росы через миграцию и торговлю
Мировое распространение одного из важнейших патогенов злаков — результат человеческой деятельности. Исследователи из Цюрихского университета проследили историю и распространение мучнистой росы пшеницы по торговым путям и обнаружили, что смешение генетических предков родственных видов мучнистой росы сыграло центральную роль в эволюции и адаптации патогена.
Пшеница — одна из важнейших продовольственных культур в мире. Одной из самых разрушительных угроз для урожая является мучнистая роса, грибковое заболевание, резко снижающее урожайность.
Сельскохозяйственная гонка вооружений
Для предотвращения заражения в селекцию устойчивых к болезни сортов вкладываются огромные средства. Чтобы заразить растение, патоген должен оптимально соответствовать своему хозяину. Но мучнистая роса постоянно и быстро адаптируется к новым сортам. Для долгосрочного контроля болезни учёным необходимо лучше понять патоген, и здесь важны исторические данные.
Современный космополит
Исследовательской группе под руководством Томаса Викера и Беата Келлера из Цюрихского университета удалось раскрыть секрет успеха пшеничной мучнистой росы. Они сравнили генетический состав 172 штаммов мучнистой росы из 13 стран на пяти континентах.
Анализ показал, что мучнистая роса впервые появилась около 10 000 лет назад на Ближнем Востоке — колыбели земледелия и современной пшеницы. В каменном и бронзовом веках земледелие распространилось в Европу и Азию, а с ним через миграцию и торговлю — и патоген. Около 300 лет назад европейские поселенцы завезли мучнистую росу вместе с пшеницей в Северную и Южную Америку.
Адаптация через быструю эволюцию
Данные подтвердили: по мере распространения пшеницы по миру мучнистая роса гибридизировалась — генетически смешивалась с местными видами мучнистой росы, образуя гибриды, лучше приспособленные к местным агросредам.
«Это, по-видимому, является причиной быстрой эволюции патогенности мучнистой росы», — объясняет Кентаро Шимидзу, со-руководитель исследовательской программы.
Яркий пример: многие американские сорта пшеницы завозились в Японию за последние 120 лет для скрещивания с традиционными восточноазиатскими сортами. Завезённая американская мучнистая роса гибридизировалась с местными японскими штаммами, и получившиеся гибриды успешно атаковали вновь выведенные сорта пшеницы.
Для изучения распространения патогена исследователи использовали теоретические анализы, изначально созданные для изучения эволюционной истории человечества.
Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.