Кукурузоводы Среднего Запада слишком хорошо знают симптомы северной пятнистости листьев кукурузы: зеленовато-серые поражения на листьях, которые могут привести к значительным потерям урожая, если их вовремя не обнаружить и не лечить. В кукурузе были идентифицированы гены устойчивости, но грибковое заболевание нашло способы обойти защиту кукурузы. Теперь исследователи выяснили, как грибок перехитрил кукурузу, и они могут использовать эту информацию, чтобы помочь кукурузе дать отпор.
"Мы искали гены в грибке, которые вызывают заболевание у кукурузы. С помощью этой информации селекционеры кукурузы могли бы когда-нибудь создать более прочную устойчивость в будущих гибридах", - говорит Сантьяго Мидерос, патолог растений в Департаменте растениеводства в Университет штата Иллинойс.
В новом исследовании, опубликованном в журнале Phytopathology, Мидерос и его коллеги идентифицировали два гена, которые вызывают болезни у кукурузы. Но чтобы понять значимость результатов, важно знать, как взаимодействуют гены грибов и кукурузы.
Несколько генов помогают кукурузе противостоять различным штаммам северной пятнистости листьев кукурузы: Ht1, Ht2, Ht3 и HtN. Эти гены могут сигнализировать белкам, которые защищают растение от нападения грибка, но точный механизм неизвестен. Устойчивость исчезает - кукуруза снова становится восприимчивой - когда грибок развивается, чтобы растение не обнаруживало его.
Когда вы проходите контроль безопасности в аэропорту, они ищут оружие. Точно так же растения ищут оружие, которое есть у возбудителя. Но возбудитель может уронить одно оружие и подобрать другое - то, что растение не может обнаружить. Но если у него есть другое оружие, оно все равно будет опасно», - говорит Мидерос.
Взаимодействие между генами кукурузы и грибков было известно на протяжении десятилетий, но до сих пор ученые не знали молекулярный состав этих генов в грибах или их местонахождение в геноме. Чтобы получить эту информацию, исследовательская группа соединила разные штаммы грибка: один, вызывающий заболевание на растениях кукурузы Ht1, и другой, не вызывающий заболевания. Затем они сопоставили гены полученного потомства.
«Основываясь на данных о потомстве, мы смогли определить, какой ген позволяет грибу вызывать заболевание», - объясняет Мидерос. Они подтвердили местоположение одного грибкового гена, участвующего в заболевании, AVRHt1, и нашли место-кандидат для другого, AVRHt2. Исследователи также определили молекулярные маркеры, которые в будущем должны упростить идентификацию болезнетворных штаммов.
Теперь, когда у нас есть молекулярные маркеры, мы можем взять образцы окружающей среды и выяснить, какие штаммы патогена там присутствуют. В конце концов, фермеры смогут выращивать сорта кукурузы, устойчивые к конкретным патогенам, присутствующим в их районе., - говорит Мидерос.
Мидерос подчеркивает, что для достижения такого будущего требуется еще много работы, но первый шаг уже сделан.