Устойчивость к вирусу полосатой мозаики пшеницы является одной из характеристик, которую исследователи Университета штата Южная Дакота надеются перевести из морской пырей в мягкую пшеницу с помощью двухлетнего гранта Национального института продовольствия и сельского хозяйства Министерства сельского хозяйства США. Морской пырей - дальний родственник пшеницы.
Доцент кафедры биологии и микробиологии Ванлун Ли возглавляет проект стоимостью почти 250 000 долларов США, который является частью Инициативы NIFA по исследованиям в области сельского хозяйства и пищевых продуктов, направленной на улучшение здоровья растений и повышение урожайности. Профессор Мари Лэнгэм, вирусолог, и доцент Цинь Ма, биоинформатик, с кафедры агрономии, садоводства и растениеводства также входят в исследовательскую группу SDSU. Они будут сотрудничать с генетиком-исследователем зерновых культур Стивеном Сюй из Службы сельскохозяйственных исследований Министерства сельского хозяйства США в Фарго, Северная Дакота.
«Исторически сложилось так, что в селекции пшеницы у нас есть много очень важных генов, передающих красный цвет от чужеродных видов или родственников сортам пшеницы», - сказал он. Например, устойчивость к листовой ржавчине, стеблевой ржавчине и желтой ржавчине, а также к мучнистой росе была получена от ржи.
Идея исследования морского пырея возникла в 2014 году, когда растения Ли в теплице заразились вирусом полосатой мозаики пшеницы. Выжили только две линии - морской пырей и гибрид пшеницы/морского пырея. Эксперименты, проведенные летом 2016 года, подтвердили, что эти две линии устойчивы к вирусу, а родительское растение пшеницы - нет.
Кроме того, устойчивость к вирусам не зависит от температуры. «Текущий ген устойчивости, используемый в пшенице, разрушается при температуре выше 64,4 градусов по Фаренгейту, но этот все еще устойчив до 82 градусов по Фаренгейту», - объяснил Ли.
Дальнейшие испытания показали, что гибрид и пырей переносят избыток воды. По словам Ли, заболачивание является проблемой для производителей пшеницы в таких штатах, как Арканзас и Луизиана, а также в таких странах, как Бангладеш.
«Мы хотим выяснить генетически, что вызывает эту устойчивость, и перенести эти гены на хлебную пшеницу», - сказал он. Исследователи секвенировали геном морского пырея и будут сравнивать его с пшеницей, чтобы определить гены, ответственные за устойчивость. Затем они разработают молекулярные маркеры для этих генов.
Морской пырей также имеет твердый стебель, что делает его устойчивым к пилильщику, вредителю, который откладывает яйца в полом стебле пшеницы и заставляет пшеницу ломаться, отметил Ли. Пилильщик представляет собой серьезную проблему в районах выращивания яровой пшеницы в Монтане, Северной Дакоте и некоторых частях Южной Дакоты, а в последние годы он также появился в районах выращивания озимой пшеницы в Колорадо и Небраске Панхандл..
«Мы должны провести отбор и уменьшить размер чужеродной хромосомы и перенести небольшой фрагмент в пшеницу», - сказал он.«Хромосомы пырея не хотят соединяться с пшеницей, поэтому мы должны продолжать обратное скрещивание и использовать хромосомную инженерию для переноса фрагментов в пшеницу - это требует времени».