Разгадка тайны серьёзной угрозы для пшеницы

Учёные из Службы сельскохозяйственных исследований (ARS) выяснили, почему патоген, угрожающий мировым поставкам пшеницы, может быть таким адаптивным, разнообразным и вирулентным. Оказалось, что грибок, вызывающий болезнь пшеницы — жёлтую (линейную) ржавчину (Puccinia striiformis), — может использовать половую рекомбинацию для адаптации к устойчивым сортам пшеницы.

Исследователи впервые показали, что возбудитель жёлтой ржавчины способен к половому размножению на листьях альтернативного растения-хозяина — барбариса (Berberis spp.), обычного декоративного кустарника. Грибок также размножается бесполым путём через мутации. Однако половая рекомбинация даёт преимущество, так как способствует быстрому перераспределению комбинаций генов вирулентности и создаёт генетическую смесь, с большей вероятностью передающую признаки, повышающие шансы на выживание.

Барбарис уже контролируется в регионах, где пшенице угрожает стеблевая ржавчина, вызываемая другим грибковым патогеном. Но работа учёных ARS должна привести к лучшему контролю барбариса в таких регионах, как Тихоокеанский северо-запад США, где прохладные температуры в течение большей части вегетационного сезона пшеницы делают жёлтую ржавчину особой угрозой.

Ход исследования:

• Исследователи подвешивали заражённую жёлтой ржавчиной солому пшеницы над растениями барбариса и обнаружили, что грибковые споры с пшеницы заражали барбарис.
• Затем они брали заражённые листья барбариса, обрабатывали их для стимуляции высвобождения спор и подвергали их воздействию на пшеницу.
• Тесты подтвердили, что растения пшеницы были заражены примерно через 10 дней.

Исследование началось после того, как на двух участках кампуса Университета Миннесоты были обнаружены заражённые листья на растениях барбариса. Изначально учёные предположили, что симптомы указывают на преодоление возбудителем стеблевой ржавчины устойчивости, обычно встречающейся у американских сортов барбариса.

Вместо этого они обнаружили, что барбарис служит половым или «альтернативным» хозяином для жёлтой ржавчины. Когда перезимовавшие споры грибка жёлтой ржавчины прорастают весной, они производят споры, которые достигают листьев барбариса, формируя на их поверхности структуры, позволяющие спариваться между расами или штаммами грибка. Споры, полученные в результате этого спаривания, в свою очередь, могут заражать пшеницу.