Генетическая основа устойчивости пшеницы к опасной болезни
Новое исследование с участием учёных из Университета Небраски-Линкольна раскрыло генетические корни устойчивости к стеблевой ржавчине пшеницы — болезни, которая в последнее время наносит серьёзный ущерб урожаям от Южной Африки до Ближнего Востока.
Хотя эпидемии стеблевой ржавчины были в значительной степени побеждены в середине XX века благодаря выведению устойчивых сортов, в 1999 году в Уганде появился новый мутировавший штамм — Ug99. Он и его недавние варианты преодолели устойчивость почти всех ранее известных генов.
Редким исключением остаётся ген Sr2, обнаруженный в особо выносливом сорте пшеницы Gage, созданном Университетом Небраски и USDA в 1963 году.
Исследование изолировало и изучило последовательности ДНК сорта Gage, чтобы выяснить, почему он обладает большей устойчивостью к стеблевой ржавчине (включая Ug99), чем другие сорта с геном Sr2. Авторы пришли к выводу, что устойчивость Gage во взрослой стадии, вероятно, обусловлена комбинацией гена Sr2 и дополнительного гена. По мнению команды, этот дополнительный ген также вносит вклад в устойчивость растения на стадии проростка.
Учёные сузили локализацию и определили потенциальную идентичность этого дополнительного гена, который надеются вскоре подтвердить в ходе дальнейших исследований.
"Наши результаты говорят о том, что Gage, можно сказать, получил счастливую соломинку от сорта Hope, который был источником Sr2 и содержал ряд других генов устойчивости к стеблевой ржавчине", — сказал соавтор П. Стивен Бензигер.
"Если это устойчивость, основанная на двух генах, то она должна быть более долговечной. Представьте, что мутация, позволяющая патогену преодолеть один ген, происходит с частотой один на миллион. Когда у вас два гена, идея в том, что мутация, преодолевающая оба гена, происходит только раз в миллион, умноженный на миллион".
Понимание этой генетической карты устойчивости крайне важно в борьбе с Ug99, который уже достиг Аравийского полуострова и распространяется в сторону Пакистана, Афганистана и Индии — ключевых житниц Азии.
Богатейшие фермеры Африки борются с Ug99 с помощью фунгицидов, которые загрязняют окружающую среду. Однако большинство фермеров в поражённых регионах не могут позволить себе эти химикаты, оставаясь практически беззащитными перед болезнью.
"Важно понимать механизмы устойчивости к стеблевой ржавчине, потому что из-за мутаций, возникающих в Африке, мы постоянно теряем гены устойчивости. Но Sr2 всё ещё устойчив к Ug99, и теперь, когда мы можем связать части генома с этой устойчивостью, мы добиваемся хорошего прогресса", — отметил Бензигер.
Исследование опубликовано в январско-февральском выпуске журнала Crop Science.