Дикий шпинат поможет создать устойчивые к болезням культурные сорта

Некоторые разновидности дикого шпината из Центральной Азии демонстрируют устойчивость к разрушительному почвенному патогену, который поражает производителей семян шпината на северо-западе Тихоокеанского региона США. Это открытие можно использовать для выведения более выносливых культур.

Исследователи из Научно-исследовательского центра Вашингтонского государственного университета (WSU) в Маунт-Верноне показали, что некоторые штаммы дикого шпината устойчивы к фузариозному увяданию — грибковому заболеванию, которое является постоянной проблемой для производителей коммерческих семян шпината. Они также идентифицировали области генома растений, связанные с этой устойчивостью.

Результаты важны для производителей семян в западном Вашингтоне и Орегоне, где выращивается значительная часть мировых семян шпината и где патоген давно является проблемой из-за кислых почв.

«Мы были очень довольны, обнаружив отличную устойчивость при скрининге, а затем продолжили работу с секвенированием ДНК и поиском мест, где может находиться эта устойчивость», — сказала Линдси дю Туа, фитопатолог с 25-летним опытом работы в WSU.

Хотя в новой статье, опубликованной в Scientific Reports, были идентифицированы несколько разновидностей дикого шпината, связанных с устойчивостью к фузариозному увяданию, для понимания генетической природы этой устойчивости необходимо дальнейшее изучение. Однако семеноводческим компаниям не нужно ждать — они могут сразу начать скрещивание с устойчивыми дикими разновидностями.

«Вам не обязательно понимать механизм устойчивости, чтобы использовать её. Это инструмент, доступный для селекционных программ немедленно», — отметила дю Туа.

Потребление шпината в мире резко растёт. В США потребление этого богатого витаминами овоща на душу населения более чем удвоилось за последние 20 лет, особенно силён рынок молодого листового шпината.

Большая часть урожая в стране выращивается в жарких, засушливых регионах, таких как Калифорния, Техас и Флорида. Но для выращивания семян шпината требуется редкое сочетание сезонных условий — долгое, сухое лето без сильной жары. В результате около пятой части мировых семян шпината выращивается на северо-западе Тихоокеанского региона.

Однако у этих культур мало устойчивости к фузариозному увяданию. Патоген поражает шпинат, проникая через корни и блокируя их способность поглощать воду. Производители семян пытались решить эту проблему с помощью длительных севооборотов (десять и более лет между посадками) и обработки почвы карбонатом кальция для снижения кислотности.

Тем не менее, угроза дорогостоящей потери всего урожая оставалась постоянной.

В текущем исследовании дю Туа и бывший постдокторант её лаборатории Санджая Гьявали провели скрининг 68 разновидностей дикого шпината из региона происхождения растения — Узбекистана и Таджикистана — и сравнили их с 16 культурными сортами. В исследовании также участвовали учёные из Университета Арканзаса.

Они обнаружили сильную устойчивость к патогену у нескольких диких разновидностей. Затем были идентифицированы хромосомные локусы, связанные с наиболее мощной устойчивостью. Эти местоположения — известные как локусы количественных признаков (QTL) — могут быть использованы селекционерами для внедрения большей устойчивости к фузариозному увяданию в коммерческие линии с помощью маркер-опосредованной селекции. Этот метод использует ДНК-маркеры для отбора желаемых признаков.