Исследователи из Калифорнийского университета в Дэвисе определили ген, обеспечивающий устойчивость к новому разрушительному штамму стеблевой ржавчины, грибковому заболеванию, которое препятствует производству пшеницы в Африке и Азии и угрожает продовольственной безопасности во всем мире.
Открытие, сделанное генетиком пшеницы Калифорнийского университета в Дэвисе Хорхе Дубковски и его командой, поможет селекционерам быстрее вывести сорта, способные противостоять смертельным патогенам, и остановить всемирную эпидемию пшеницы. Результаты были недавно опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Пшеница и стеблевая ржавчина участвуют в эволюционной гонке вооружений уже более 10 000 лет. В 1950-х годах крупная эпидемия болезни распространилась по Северной Америке и уничтожила до 40 процентов урожая пшеницы, второго по важности зерна в мире после риса.
С тех пор ученые вывели устойчивые к ржавчине сорта, чтобы повысить иммунитет пшеницы к стеблевой ржавчине. Но патогены возвращаются. Новый штамм стеблевой ржавчины, названный Ug99 после того, как он был обнаружен в Уганде в 1999 году, распространяется по всему региону. Около 90 процентов сортов пшеницы, выращиваемых во всем мире, восприимчивы к Ug99.
«Ug99 распространился на большинство регионов выращивания пшеницы в Африке и пересек Красное море в Йемен и Иран», - сказал Дубковски, профессор кафедры растениеводства Калифорнийского университета в Дэвисе и Медицинского института Говарда Хьюза. следователь.«Ug99 теперь у дверей региона Пенджаб - житницы Азии - и идентификация и развертывание эффективных генов устойчивости имеют решающее значение для смягчения этой угрозы».
Дубковски и его команда идентифицировали три различных формы устойчивости к Sr13, гену макаронной пшеницы, который эффективен против Ug99, и другой группе вирулентных штаммов стеблевой ржавчины из Йемена и Эфиопии. В 2013 году Дубковский и его коллеги обнаружили еще один ген под названием Sr35, который также обеспечивает устойчивость к Ug99. Команда близка к определению третьего гена, обеспечивающего защиту от вирулентного штамма.
Почему важна генетика
Чтобы вывести лучшие сорта, селекционеры скрещивают растения с желаемыми признаками и отбирают лучшее потомство в нескольких поколениях. Как только будут определены гены устойчивости к стеблевой ржавчине, селекционеры могут использовать молекулярные маркеры (конкретные области ДНК) для отбора генов на стадии семян или проростков. Это ускоряет процесс улучшения урожая.
Эти молекулярные маркеры позволяют селекционерам объединять несколько генов устойчивости к стеблевой ржавчине в одном и том же растении, чтобы продлить срок устойчивости.
«Пшеница обеспечивает значительное количество калорий и белков, потребляемых людьми», - сказал Дубковски. «Мы надеемся, что лучшее понимание патосистемы ржавчины пшеницы ускорит разработку новых стратегий борьбы с этим разрушительным патогеном».