На один ген ближе к супер-сорго
Учёные приблизились к созданию «суперсорго» — важной продовольственной культуры с повышенной устойчивостью. Достигнута веха: идентифицирован единичный ген, обеспечивающий широкую защиту от грибных болезней: антракноза, ржавчины и таргетной пятнистости.
Исследователи из Университета Пердью, включая лауреата Всемирной продовольственной премии 2009 года Гебису Эджету, сделали это открытие в рамках проекта, поддержанного USAID Feed the Future Innovation Lab for Collaborative Research on Sorghum and Millet.
Ключевое открытие: ген ARG1
Новый ген назвали Anthracnose Resistance Gene1 (ARG1). По словам профессора Тесфае Менгисте, он необычен:
- Ранее гены, обеспечивающие такую широкую устойчивость к грибным заболеваниям у сорго, не были идентифицированы.
- Один ген ARG1 приводит к резистентности против спектра грибов и множества штаммов антракнозного патогена.
Значение для продовольственной безопасности
Сорго — ключевая зерновая культура для глобальной продовольственной безопасности, особенно в Африке.
- Антракноз — один из самых опасных патогенов, поражающий все части растения (листья, стебель, колос), что делает его непригодным для пищи, биотоплива или кормов.
- Изменение климата увеличивает риски заболеваний. Устойчивые сорта — наиболее эффективная, экономичная и экологичная стратегия защиты.
Необычная регуляция и роль мобильной ДНК
Изучение генома выявило необычные особенности:
- Двойное вложение: Ген ARG1 встроен внутри второго гена, который является антисмысловой РНК. Их экспрессия противоположна, что создаёт потенциальные помехи.
- Влияние транспозонов: В регуляции обоих генов,
по-видимому, участвуют транспозоны (мобильные элементы
ДНК).
- У восприимчивых сортов экспрессируется много антисмысловой РНК и мало ARG1, который кодирует нефункциональный белок.
- У устойчивых сортов ARG1 экспрессируется сильно, кодирует функциональный белок, а антисмысловая РНК подавлена.
- Вставки транспозонов, обычно вредные, в данном случае, вероятно, «перепрограммировали» гены, оптимизировав устойчивость.
Практическое применение
Открытие гена ARG1 позволяет:
- Создать биомаркерные метки для быстрого скрининга.
- Вводить этот признак в сорта сорго с другими полезными свойствами (как это уже было сделано с сортом Merera в Эфиопии).
Работа, подробно описанная в журнале The Plant Cell, сочетает фундаментальные и прикладные исследования, углубляя понимание регуляции генов устойчивости и открывая новые пути для селекции растений.