Локальная генетическая адаптация помогает сорго скрываться от ведьминой травы

Сорго в регионах с высокой распространённостью сельскохозяйственного паразита стриги (ведьминой травы) чаще имеет генетические адаптации для сопротивления ему. К такому выводу пришли учёные из Университета Пенсильвании. Исследование опубликовано 11 февраля 2020 года в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Суть открытия

Изменения в гене LGS1 влияют на гормоны строголактоны, которые растение выделяет из корней. Паразит использует эти гормоны для поиска хозяина. Мутации в LGS1 делают растение почти «невидимым» для стриги, но могут негативно влиять на фотосинтез и рост.

Ключевые результаты исследования:

• Локальная адаптация: Моделирование показало, что мутации LGS1, предположительно дающие устойчивость, встречаются чаще именно в регионах Африки с высокой распространённостью паразита.
• Подтверждение эффекта: Учёные из Corteva Agriscience с помощью технологии CRISPR-Cas9 воссоздали эти мутации в лаборатории. Потеря функции LGS1 повысила устойчивость: прорастание паразита снизилось до нуля или низких значений.
• Географические различия: Эффективность мутаций варьировалась. Для популяции паразита из Западной Африки прорастание было практически нулевым, а для восточноафриканской — достигало ~10% в условиях дефицита питательных веществ.
• Компромисс (trade-off): Мутации LGS1 редки за пределами зон распространения стриги. Учёные предполагают, что это связано с потенциальными затратами: снижением продуктивности растения из-за влияния на фотосинтез и нарушением взаимодействия с микоризными грибами, важными для питания.

Значение и перспективы

Ведьмина трава — одна из главных угроз продовольственной безопасности в Африке. Исследователи также выявили несколько мутаций в других генах, связанных с распространённостью паразита, которые могут быть частью локальной адаптации. В будущем это может помочь в выведении устойчивых сортов с минимальными побочными эффектами.