Гены устойчивости пшеницы теряют эффективность: нужен новый подход для борьбы с мухой

Многие гены, позволяющие пшенице противостоять гессенской мухе, больше не эффективны на юго-востоке США. Учёные из Министерства сельского хозяйства США (USDA) и Университета Пердью призывают к осторожному использованию ещё не задействованных в коммерческих сортах генов устойчивости.

Анализ линий пшеницы, несущих гены устойчивости, из множества локаций на юго-востоке показал, что некоторые из них обеспечивают слабую или нулевую защиту от гессенской мухи — основного вредителя, наносящего ущерб на миллионы долларов ежегодно. Даже гены, считающиеся наиболее эффективными, начинают "пропускать" личинок мухи, которые питаются растением и убивают его.

Гены устойчивости пшеницы распознают авирулентных гессенских мух и запускают защитную реакцию, убивающую личинок. Однако это приводит к появлению рас мухи, способных преодолевать устойчивость, подобно тому, как насекомые вырабатывают резистентность к пестицидам.

"Количество генов, доступных для защиты пшеницы, ограничено. Их не так уж много", — отмечает Ричард Шукл из USDA.

На юго-востоке несколько поколений мухи в год усиливают её способность преодолевать устойчивость пшеницы.

Сью Кэмброн исследовала мух из 20 локаций в пяти штатах, заражая ими 21 сорт пшеницы с разными генами устойчивости (большинство уже используются в коммерции). Исследование показало, что только 5 из 21 гена обеспечивают эффективную устойчивость в регионе, и ни один не был эффективен во всех локациях.

"Даже некоторые новые гены, ещё не внедрённые в сорта, не были слишком эффективны", — констатирует Кэмброн.

Мухи, вероятно, уже адаптировались к этим генам, возможно, из-за их непреднамеренного попадания в испытательные участки или из других растений, например, ржи.

Бренди Шемерхорн предполагает, что в любой популяции мух есть особи, способные преодолеть любой ген устойчивости. Когда ген убивает часть популяции, выжившие размножаются и в итоге формируют устойчивую популяцию.

"Мы создаём систему, в которой муха становится более вирулентной. Нам нужно замедлить эту адаптацию", — говорит Шемерхорн.

Учёные предлагают стратегию "стэкинга" (комбинирования) генов в одном сорте пшеницы. Поскольку неиспользованных идентифицированных генов мало, лучшим вариантом считается объединение двух таких генов.

"Если внедрить два разных гена устойчивости, маловероятно, что популяция мух сможет преодолеть оба одновременно", — поясняет Шукл.

Шемерхорн работает над объединением двух ещё не использованных генов для тестирования на популяциях гессенской мухи.

Исследование финансировалось USDA. Результаты опубликованы в Journal of Economic Entomology.