Как пшеница проиграла эволюционную битву смертельному грибку
Международная группа исследователей, включающая фитопатолога из Университета Кентукки Марка Фармана, обнаружила ключевой механизм развития опасной болезни пшеницы. Результаты опубликованы в журнале Science.
История угрозы
- Исторически пшеница в Северной Америке не была восприимчива к грибку пшеничного рака (wheat blast).
- В 2011 году в Кентукки обнаружили единичный больной колос.
- В 2016 году эпидемия охватила Бангладеш, а в текущем году болезнь проявилась снова и достигла Индии, что повышает риск пандемии.
Разное происхождение вспышек
Исследования лаборатории Фармана показали:
- Штамм из Кентукки (2011) генетически отличен от южноамериканского и близок к штаммам с мятлика однолетнего и овсяницы тростниковой в США. Это указывает на «прыжок» патогена с кормовых трав на пшеницу.
- Эпидемия в Бангладеш (2016), вероятно, вызвана заносом южноамериканского штамма грибка.
Опасность болезни
- Грибок поражает колосья, блокируя образование зерна.
- У культивируемой пшеницы нет естественной устойчивости; потери урожая часто приближаются к 100%.
- Фунгициды малоэффективны из-за развития резистентности у патогена.
Ключевая мутация
Фарман с коллегами из Японии и США обнаружил, что у штамма из Кентукки произошла мутация в ключевом гене. Этот ген кодирует белок, который обычно распознается защитными белками устойчивой пшеницы.
- Мутация, предположительно, нарушает функцию «хорошего» белка грибка.
- Это позволяет патогену избегать распознавания и подавлять защитный ответ пшеницы.
- Независимые мутации в том же гене, вероятно, стали переломными моментами в возникновении болезни в других регионах.
Значение исследования
«Эта работа даёт важное понимание мутационных событий, лежащих в основе эволюции новых болезней сельхозкультур, — говорит Фарман. — Эта информация поможет ускорить создание сортов с более долговечной устойчивостью».