Обнаружены древние корни устойчивости пшеницы к вирусу
Обнаружена последовательность ДНК гена в пшенице, ответственного за устойчивость к разрушительному вирусу, что даёт ключевые подсказки для выведения более устойчивых культур и поддержания продовольственной безопасности.
Посевы пшеницы в Америке, Азии, Европе и Африке часто опустошает вирус жёлтой мозаики пшеницы (wheat yellow mosaic virus, WYMV), поэтому существует высокий спрос на устойчивые к нему сорта.
Исследование, опубликованное в Proceedings of the National Academy of Sciences, показало, что ген устойчивости происходит от древнего дикого родственника пшеницы из Средиземноморья.
Ведущий исследователь, доктор Мохаммад Пуркейрандиш из Мельбурнского университета, заявил: «Это открытие может помочь в создании более устойчивых сортов пшеницы, увеличении урожайности и сокращении использования вредных фунгицидов. Оно также подчёркивает необходимость сохранения биоразнообразия для защиты продовольственных запасов».
WYMV снижает урожайность зерна до 80%, нанося значительный экономический ущерб. Вирус переносится и передаётся почвенным грибом, который колонизирует корни растений, вызывает изменение окраски листьев и замедляет рост.
Микроскопические грибные споры, содержащие WYMV, могут жить в почве до десяти лет. Хотя фунгициды могут убить споры и остановить передачу, такое лечение не является ни рентабельным, ни экологически устойчивым.
«Жизнеспособная альтернатива — селекция или генная инженерия пшеницы на устойчивость к WYMV», — сказал доктор Пуркейрандиш.
«До этого исследования мы знали, что доминантный ген Ym2 снижает воздействие WYMV на растения пшеницы более чем на 70%, но не понимали, как ген этого добивается».
Команда использовала метод позиционного клонирования, чтобы найти ген Ym2 на хромосоме хлебной пшеницы, и обнаружила, что его последовательность ДНК кодирует белок типа NBS-LRR. Эти белки являются «стражами», которые обнаруживают патогены и запускают иммунный ответ у растений.
«Теперь, зная последовательность ДНК гена, мы можем отбирать линии, несущие Ym2, просто анализируя ДНК из небольшого кусочка листа, даже без этапа заражения вирусом», — сказал доктор Пуркейрандиш.
«Это также облегчит поиск вариантов Ym2 у диких родственников пшеницы, которые могут обеспечить лучшую устойчивость к болезням для дальнейшего улучшения культуры».
ДНК современной пшеницы является химерной, то есть её генетический материал происходит от нескольких предковых растений в результате естественной гибридизации и последующей селекции человеком.
Сравнив последовательности ДНК родственных видов, исследователи обнаружили, что ген Ym2 в современной хлебной пшенице происходит от древнего дикого растения Aegilops sharonensis, родом из восточных стран Средиземноморья. Похожий ген встречается у Aegilops speltoides, другого дикого предка пшеницы.
«Эти дикие виды, должно быть, скрещивались с культурной пшеницей в какой-то момент и передали генетическую устойчивость, которая сейчас имеет столь критическое коммерческое значение», — сказал доктор Пуркейрандиш.
«Дикие растения-предки — богатый источник полезных признаков, таких как устойчивость к болезням, которые селекционеры и генетики могут использовать для защиты современных культур и поддержания здоровых продовольственных запасов, включая хлеб, макароны, лапшу, кускус, выпечку, торты и другие продукты из пшеницы».