Устойчивость к стеблевой ржавчине перенесли из дикого растения в пшеницу

Исследователи идентифицировали ген устойчивости к стеблевой ржавчине у дикого злака Aegilops sharonensis и успешно перенесли его в хлебную пшеницу.

Стеблевая ржавчина — серьёзное заболевание пшеницы во всём мире, и вспышки, как ожидается, участятся в условиях изменения климата.

Возвращение болезни за последние десятилетия подчёркивает важность создания новых сортов пшеницы с широким и постоянным иммунитетом, отмечает исследователь из KAUST Бранде Вульф.

Международная команда, включая Вульфа и ведущего автора Готая Ю, идентифицировала ген устойчивости к стеблевой ржавчине у Ae. sharonensis и перенесла его в обычную пшеницу. Новые трансгенные линии пшеницы показали высокий уровень устойчивости к патогену.

На сегодня идентифицировано 58 генов устойчивости к стеблевой ржавчине у пшеницы, причём почти половина из них введена из диких и одомашненных видов пшеницы и других злаков. Ae. sharonensis — дикий родственник пшеницы, произрастающий в Израиле и южном Ливане. Этот вид обладает многими ценными для сельского хозяйства признаками, включая устойчивость к основным болезням пшеницы, но его генетический потенциал в значительной степени остаётся неиспользованным.

"Достижения в геномике и биоинформатике подстёгивают экспоненциальный рост в открытии и клонировании генов устойчивости к болезням у пшеницы и её диких родственников, — говорит Ю. — Это открывает захватывающие возможности для создания широкого и долговечного иммунитета у пшеницы".

"Ключевые достижения, позволившие нам провести эту работу, — резкое падение стоимости получения последовательностей ДНК и улучшения в хранении данных, вычислительной мощности и биоинформатике", — добавляет Вульф.

Важно, что команда опубликовала "референтный геном", который поддержит текущие усилия по клонированию других генов устойчивости.

"Это означает, что большая часть генома собрана в связанные участки ДНК, которые, в свою очередь, упорядочены в соответствии с их физической ориентацией в геноме", — поясняет Вульф.

Эта сборка генома будет полезна в будущих исследованиях, направленных на клонирование генов из Ae. sharonensis, понимание эволюции диких злаков и доместикации пшеницы.

На сегодня клонировано около 80 генов у пшеницы, из которых около 40 — гены устойчивости к болезням, и из них 30 — гены устойчивости к ржавчинным грибам (стеблевой, жёлтой и бурой ржавчине).

Вульф отмечает, что теперь есть исходный материал для создания мощных "стеков", содержащих несколько генов устойчивости для каждого вида ржавчины.

"Такие полигенные стеки было бы очень сложно преодолеть патогену, что потенциально может превратить пшеницу в не-хозяина для этих разрушительных болезней", — прогнозирует Вульф.

Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.