Исследователи из Университета штата Северная Каролина обнаружили в кукурузе специфический ген, который, по-видимому, связан с устойчивостью к двум и, возможно, трем различным болезням листьев растений.
В статье, опубликованной на этой неделе в журнале Nature Genetics, исследователи из штата Северная Каролина выявили ген кофеил-КоА-О-метилтрансферазы, который, по-видимому, придает частичную устойчивость к южной пятнистости листьев и, возможно, к северной пятнистости листьев., три болезни, которые наносят вред растениям кукурузы по всему миру.
Узнавание большего о механизмах, стоящих за сложными признаками, такими как устойчивость к болезням, может помочь селекционерам встроить лучшие черты в растения кукурузы завтрашнего дня, говорит автор статьи Питер Балинт-Курти, исследователь растений и генетик для У. S. Департамент сельского хозяйства и Служба сельскохозяйственных исследований (USDA-ARS), который находится в штате Северная Каролина.
Группа Балинт-Курти и его коллеги определили несколько областей генома, где генетические вариации оказывали значительное влияние на изменчивость устойчивости к множественным заболеваниям.
«В этом регионе были сотни генов, и определение конкретных генов, влияющих на устойчивость к болезням, было сложной задачей», - сказал Балинт-Курти. «Это все равно, что искать определенный ресторан в городе - без помощи Google».
Используя подход, называемый точным картированием, постдокторский исследователь из штата Северная Каролина Цинь Ян просеял регион до небольшого сегмента ДНК, несущего всего четыре гена, а затем с рядом сотрудников из штата Северная Каролина, Университета штата Айова, Университета штата Северная Каролина. Делавэра, Техасского университета A&M, Университета Северной Каролины в Чапел-Хилл, Корнеллского университета и Службы сельскохозяйственных исследований Министерства сельского хозяйства США она провела дополнительные тесты, чтобы сузить эти четыре гена до одного.
«Интересно, что этот ген также участвует в производстве лигнина», - сказал Ян. «В целом, большее производство лигнина, по-видимому, связано с более сильной устойчивостью растений к болезням».
Балинт-Курти говорит, что этот ген, по-видимому, дает небольшой, но важный эффект устойчивости к болезням.
«Трудно увидеть эти небольшие эффекты, но патогенам также трудно адаптироваться, чтобы противостоять им», - сказал Балинт-Курти. «Большая часть устойчивости к южной пятнистости листьев и серой пятнистости листьев обеспечивается несколькими генами, каждый из которых оказывает небольшое влияние».
Южная пятнистость листьев кукурузы является умеренной проблемой на юго-востоке США, говорит Балинт-Курти, и может стать серьезной проблемой в Юго-Восточной Азии, южной Европе и некоторых частях Африки. Распространенный в жарком и влажном климате по всему миру, он вызывает небольшие коричневые пятна на листьях. Пятна становятся больше и со временем распространяются на все растение. Тяжелые инфекции могут привести к значительным потерям урожая кукурузы. Серая пятнистость листьев, вызывающая одноименный эффект, встречается как на Среднем Западе, так и на Юго-Востоке США, а также является серьезной болезнью кукурузы в Африке. Северный ожог листьев можно найти в кукурузном поясе Среднего Запада и на северо-востоке; он вызывает сигарообразные поражения на листьях. Все три являются так называемыми некротрофными патогенами, которые получают большую часть своего питания из мертвых тканей хозяина.
«Этот ген также участвует в подавлении запрограммированной гибели клеток, - говорит Балинт-Курти, - что, возможно, вопреки интуиции, может быть хорошим защитным механизмом против некротрофных грибков, подобных этим трем заболеваниям».