Устойчивость к фузариозу колоса у пшеницы связана с особым строением клеточных стенок

Исследование, опубликованное в BMC Plant Biology, показало, что устойчивый к разрушительному грибковому заболеванию сорт пшеницы обладает специализированными и защитными клеточными стенками. Эти данные могут помочь в создании более сильных, устойчивых к болезням сортов твердой пшеницы (дурум) для улучшения производства макаронных изделий.

Фузариоз колоса (Fusarium Head Blight, FHB) — грибковое заболевание, наносящее ущерб мировому производству пшеницы из-за резкой потери урожайности и снижения качества зерна токсинами, делающими урожай непригодным для потребления. Хотя было несколько исследований устойчивости к FHB у мягкой пшеницы, о твердой пшенице — одной из наиболее восприимчивых к инфекции культур и ключевом ингредиенте пасты и кускуса — известно мало. Италия является одним из крупнейших мировых производителей твердой пшеницы, и FHB постоянно присутствует там с 1995 года.

Выведение устойчивых сортов — ключевая стратегия

Ведущий автор Даниэла Беллинкампи из Университета Сапиенца в Риме отметила, что выведение устойчивых сортов твердой пшеницы, вероятно, является лучшей экономической и экологической стратегией борьбы с этой болезнью. Однако это сложно из-за отсутствия высокоустойчивых сортов для использования в селекционных программах.

Сравнение устойчивого и восприимчивого сорта

Исследователи сравнили устойчивый к FHB сорт мягкой пшеницы и восприимчивый сорт твердой пшеницы. Оба были заражены грибком, после чего проведен детальный сравнительный анализ характеристик их клеточных стенок.

Уникальный состав клеточной стенки

Клеточные стенки устойчивого сорта имели особый состав лигнина — структурного компонента, играющего ключевую роль в укреплении клеточной стенки. Также были выявлены уникальные составы других структурных компонентов, включая пектин и гемицеллюлозу.

Роль нового гена WheatPME1

Ученые идентифицировали новый ген WheatPME1, который может играть роль в изменении химической структуры пектина — адгезивного компонента клеточной стенки растения. Было обнаружено, что во время инфекции активность этого гена различалась у устойчивого и восприимчивого сортов.

Перспективы для селекции

Как отметила соавтор Агата Гаддалета из Университета Бари, теперь, когда выявлены характеристики клеточной стенки, обеспечивающие устойчивость у мягкой пшеницы, можно начать работу по переносу этих признаков в уязвимые сорта твердой пшеницы. Это поможет производить более безопасные продукты с меньшим грибковым загрязнением и сниженным содержанием опасных токсинов.

Первый автор Винченцо Лионетти подчеркнул, что понимание динамики состава и структуры клеточной стенки растения во время инфекции важно для раскрытия стратегий, которые используют растение и патоген в их взаимодействии.