Многие сорта сои имеют естественную генетическую устойчивость к соевой нематоде, основному вредителю, поражающему сельскохозяйственные культуры. Количество копий гена устойчивости варьируется у разных сортов; новый метод, разработанный исследователями Университета Иллинойса, впервые способен эффективно количественно оценить эту вариацию. Новый метод был протестирован в теплицах, чтобы показать, что чем больше копий гена, тем выше устойчивость к соевой нематоде. Селекционеры могут использовать этот метод для выведения новых сортов сои с большей и более надежной устойчивостью.
Соевая цистообразующая нематода является вредителем сои номер один во всем мире, на долю которого в Соединенных Штатах приходится около 1,3 миллиарда долларов в год. Некоторые сорта сои обладают устойчивостью к крошечным червям-паразитам за счет обычного размножения встречающихся в природе генов устойчивости, но текущий уровень устойчивости становится менее надежным.
Наш интерес заключается в поиске новых источников устойчивости, потому что источники, которые люди использовали, разрушаются. Нематоды все лучше справляются с преодолением устойчивости, которую мы имеем в существующих сортах. Мы также заинтересованы в улучшении наших понимание того, как работает эта устойчивость, чтобы мы могли лучше селекционировать по ней», - говорит селекционер Университета Иллинойса Брайан Дайерс.
В 2012 году генетик из Университета I Мэтью Хадсон, Дайерс и Эндрю Бент, сотрудник Университета Висконсина, обнаружили встречающийся в природе генетический локус (участок на хромосоме), который имеет решающее значение для контроля устойчивости к цисте сои. нематоды, но это было только начало.
«Оказывается, в этом локусе повторяются четыре гена», - объясняет Дайерс. «У различных устойчивых видов сои разное количество повторов. Например, в PI 88788, который является исходным источником устойчивости к SCN для большинства сортов сои на Среднем Западе, имеется девять повторов этих четырех генов. В восприимчивых сортах, есть только одна копия этих четырех генов. Другой источник устойчивости, Пекин, имеет три копии этих повторов».
Эта разница в количестве повторов известна как вариация количества копий и встречается чаще, чем считалось ранее. Но до сих пор не было простого или экономически эффективного способа количественной оценки количества повторов генов. Используя метод, недавно разработанный в лаборатории Хадсона, количество повторов генов можно точно контролировать, измеряя соотношение между двумя генами.
Хотя исследователи подозревали, что наличие большего количества копий последовательности гена может обеспечить большую степень устойчивости, у них не было возможности проверить свои подозрения до того, как был разработан новый анализ. Получив новый анализ, команда снова принялась за работу.
Мы выращивали растения сои в теплице, инокулировали их нематодами, а затем использовали анализ, чтобы определить, сколько повторов было у каждого растения. Как и предполагалось, мы обнаружили, что чем больше повторов было у растения, тем оно более устойчиво. был», - пояснил Дайерс. «Это доказало, что количество повторов важно».
Вооружившись этой информацией, исследователи планируют изучить количество повторов, присутствующих в существующих сортах сои, устойчивых к нематодам, в попытке объяснить, почему одни из них проявляют лучшую устойчивость, чем другие, в полевых условиях. Они также планируют улучшить селекционные программы, обеспечив, чтобы родительские линии имели максимальное количество повторов, доступных в данном генотипе, и отобрать новые варианты с дополнительными копиями, которые могут показать превосходную устойчивость..
«В конечном счете, - добавляет Дайерс, - если мы сможем отбирать больше экземпляров, это может принести пользу фермерам, поскольку мы сможем получить более сильную устойчивость. Теперь у селекционеров будут лучшие инструменты для отбора и проверки устойчивости».
Описанное здесь исследование опубликовано в двух статьях. «Эффективный метод измерения изменчивости числа копий, применяемый для повышения устойчивости к нематодам», опубликован в The Plant Journal. Ведущий автор Тонг Геон Ли сейчас работает в Университете Флориды. Дайерс и Хадсон из U of I являются соавторами. «Влияние числа копий Rhg1, типа и взаимодействия с Rhg4 на устойчивость к глицинам Heterodera в сое» опубликовано в журнале Theoretical and Applied Genetics. Ведущий автор Нил Ю сейчас работает в Monsanto, а соавтор Даниэле Роса работает в Федеральном университете Викозы, Бразилия. Ли, Хадсон и Дайерс являются дополнительными соавторами. Оба исследования были поддержаны United Soybean Board.