Ученые определили ген для предотвращения полосатой ржавчины в пшенице
Ученые исследовали геном мягкой пшеницы и определили ген, ответственный за устойчивость к полосатой ржавчине.
Болезни сельхозкультур представляют собой серьезную угрозу глобальной продовольственной безопасности. Около 20% мирового урожая пшеницы ежегодно теряется из-за вредителей и болезней, Этого достаточно, чтобы испечь 290 млрд буханок хлеба.
Полосатая (или желтая) ржавчина создает желтые полосы на листовых пластинках и является одной из трех основных болезней пшеницы наряду со стеблевой ржавчиной и бурой ржавчиной, по словам исследователей из Научно-технологического университета имени короля Абдаллы (KAUST, Саудовская Аравия).
Ученые из KAUST вместе с коллегами из ЮАР, Франции и США сосредоточились на изучении ключевого южноафриканского сорта пшеницы Кариега, обладающего высокой устойчивостью к полосатой ржавчине. Используя его геном, был идентифицирован и клонирован ключевой ген данной устойчивости.
«Споры ржавчины разносятся ветром и могут перемещаться на тысячи километров, что означает быстрое распространение новых и очень вирулентных штаммов, — поясняет Навинкумар Атияннан из KAUST. — В отличие от людей, у растений нет адаптивной иммунной системы, которая помогает им «запоминать» прошлые инфекции. Вместо этого их способность противостоять определенным заболеваниям закодирована генами устойчивости к болезням».
Пшеница имеет динамичный и сложный геном, в пять раз больше, чем геном человека. Это чрезвычайно затрудняет точное определение местоположения конкретного гена. Более того, гены устойчивости к болезням часто различаются между разными сортами пшеницы. Секвенирование генома Кариеса, в частности, важно для понимания устойчивости к полосатой ржавчине.
Команда идентифицировала ген устойчивости к полосатой ржавчине как Yr27, который они клонировали для изучения функции гена и молекулярных механизмов устойчивости. [В будущем клонированные гены можно будет перенести в культурные сорта во время селекции и даже модифицировать, чтобы изменить распознавание болезней и устойчивость растений.
«Мы были рады обнаружить, что Yr27 является версией или аллелем известного гена устойчивости к листовой ржавчине. Теперь, когда мы знаем точные последовательности обоих аллелей, мы можем создать новую версию гена, которая распознает оба заболевания одновременно. Мы разработали быструю и экономичную стратегию клонирования генов устойчивости к болезням. Долгосрочная цель состоит в том, чтобы клонировать 400 генов устойчивости, обнаруженных в пшенице, что даст ученым реальный шанс искоренить основные заболевания пшеницы», — заключили ученые.