Исследователи из Орхусского университета внесли свой вклад в создание новых знаний об устойчивости пшеницы к желтой ржавчине, серьезному грибковому заболеванию пшеницы. Результаты могут иметь глобальное значение.
Более 20 лет большая международная группа исследователей, в том числе из Орхусского университета, целенаправленно работала над изучением функции и генетики резистентности Yr15, гена, защищающего пшеницу от желтой ржавчины. Желтая ржавчина является широко распространенным и серьезным грибковым заболеванием, которое вызывает большие потери пшеницы во всем мире. Новые знания исследователей являются важной частью мозаики, касающейся разработки новых сортов пшеницы, устойчивых к желтой ржавчине. Результаты были недавно опубликованы в Nature Communications.
Пшеница - одна из самых важных сельскохозяйственных культур в мире. В мировом масштабе выращивается 244 миллиона гектаров, что больше площади любой другой культуры. Урожайность составляет более 750 миллионов тонн в год. Пшеница широко используется как в пищу, так и в кормах, поэтому важно защищать ее от грибковых заболеваний.
Желтая ржавчина угрожает пшенице
Одним из заболеваний, которые могут поражать пшеницу, является грибковое заболевание желтая ржавчина. Приблизительно 88 процентов производимой пшеницы восприимчивы к желтой ржавчине, и, по самым скромным оценкам, эта болезнь уничтожает не менее пяти миллионов тонн мирового ежегодного урожая пшеницы.
Патогенный грибок быстро развивается, образуя новые, вирулентные штаммы, поэтому между селекционерами растений идет постоянная гонка вооружений, направленная на создание устойчивых к болезням сортов пшеницы и ржавчинного грибка. Благодаря лучшему пониманию механизмов, которые пшеница использует для самозащиты, селекционеры будут лучше подготовлены к выполнению этой задачи. Это именно та область, в которой исследовательская группа может внести важные новые результаты.
Защитный механизм исследован
Исследователи увеличили последовательность гена гена устойчивости Yr15 в пшенице. Yr15 известен как один из наиболее эффективных генов устойчивости к желтой ржавчине. Исследователи обнаружили, что Yr15 обладает уникальным механизмом действия. Некоторые члены международной группы исследователей нанесли на карту последовательность гена Yr15, а исследователи из Орхусского университета исследовали, как ген устойчивости предотвращает рост грибков внутри зараженного растения пшеницы.
- Yr15 - старый знакомый, и у селекционеров он уже есть «на складе». Новое и интересное открытие состоит в том, что мы обнаружили, что Yr15 работает иначе, чем другие гены устойчивости. Он вызывает защитные реакции на ранних этапах процесса заражения, и мы обнаружили только один случай, когда грибок смог обойти эту защиту, - говорит профессор Могенс Стёвринг Ховмеллер с кафедры агроэкологии Орхусского университета и один из исследователей международной группы.
Нужна целая артиллерия
Когда вы выращиваете устойчивые к болезням культуры, необходимо иметь доступ к генам устойчивости, которые представляют весь спектр механизмов действия. Таким образом, если грибок преодолевает один защитный механизм, другие гены устойчивости могут помешать грибку вызвать заболевание у растения.
С помощью передовой микроскопии исследователи из Орхусского университета наблюдали фактические защитные реакции пшеницы, связанные с устойчивостью к Yr15. Исследователи из Орхусского университета воспользовались своим доступом к широкому спектру грибковых изолятов, размещенных в Глобальном центре ржавчины в AU Flakkebjerg, где грибковые изоляты со всего мира хранятся для целей исследования ржавчины пшеницы.