Селекционер повысил генетическое разнообразие сои и создал растение, устойчивое к ржавчине
Исследователь-генетик Рам Сингх скрестил популярный сорт сои "Dwight" (Glycine max) с диким многолетним родственным растением из Австралии. После десятилетий кропотливой работы это привело к созданию первых фертильных растений сои, устойчивых к соевой ржавчине, соевой цистообразующей нематоде и другим патогенам.
Сингх работает в подразделении Исследования генетики, патологии и зародышевой плазмы сои/кукурузы в Университете Иллинойса в Урбане-Шампейне, которое входит в программу сельскохозяйственных исследований Министерства сельского хозяйства США (USDA ARS).
- Цель работы: ввести желаемые признаки диких многолетних видов Glycine в культурную сою.
- Начало: 1983 год в Университете Иллинойса.
- Процесс: тысячи экспериментов, разработка гормональной обработки для "спасения" незрелых гибридных семян от стерильности и множественные возвратные скрещивания гибридов с родительским сортом "Dwight".
Семена наиболее перспективных линий высаживает и распространяет среди ученых коллега Сингха, Рэндалл Нельсон, для скрининга на полезные признаки и дальнейшей селекции. Результаты опубликованы в журнале Theoretical and Applied Genetics.
Проблема и решение
Соя — вторая по посевам культура в США после кукурузы (стоимость >$4 млрд в год). Современные сорта уязвимы для вредителей:
- Соевая цистообразующая нематода (паразитическая нематода) повреждает корни.
- Соевая ржавчина (гриб, обнаружен в США в 2004 г.) поражает листья.
Из 26 диких многолетних видов Glycine в Австралии особый интерес представлял Glycine tomentella (образец PI 441001), обладающий генами устойчивости к ржавчине и нематоде, а также к корневой гнили (Phytophthora), соле- и засухоустойчивостью. Предыдущие попытки гибридизации (с 1979 г.) давали только стерильные растения.
Ключевые методы Сингха
- Гормональная обработка: предотвратила абортирование гибридных семян.
- Метод культуры тканей: позволил получать несколько эмбрионов (и растений) из одного семени.
- Хромосомный подход: Цель — изолировать каждую из 39 хромосом G. tomentella и по одной добавлять к 20 парам хромосом сои, чтобы сохранить всё генетическое богатство дикого вида.
Результаты
Дальнейшие скрещивания привели к созданию растений сои с 40 хромосомами и ценными признаками tomentella:
- Устойчивость к соевой ржавчине, соевой цистообразующей нематоде или корневой гнили Phytophthora.
- У некоторых новых линий — более высокая урожайность или содержание белка, чем у "Dwight".
Исследования продолжаются. Селекционеры сои получили доступ к десяткам новых линий с признаками диких австралийских растений.
Рам Сингх: "Генетический материал диких видов Glycine — это как сокровище, запертое внутри. С помощью этого метода мы открываем сокровище".