Надежда из неожиданного источника в глобальной гонке по сдерживанию пшеничного бласта
Важный прорыв в борьбе с распространением пшеничного бласта, новой угрозы международной продовольственной безопасности, получен из неожиданного источника.
Новое исследование неожиданно показало, что сорта пшеницы, устойчивые к другому патогену — мучнистой росе, — также обеспечивают защиту от пшеничного бласта. Исследование опубликовано в журнале Nature Plants.
Обычно при поиске устойчивости к болезням ученые исследуют сорта или старые местные популяции из регионов происхождения болезни. Поскольку пшеничный бласт — болезнь влажных субтропиков, усилия по его сдерживанию были сосредоточены на поиске генов устойчивости среди сортов пшеницы, адаптированных к теплому климату.
Международная коллаборация во главе с Центром Джона Иннеса, включая Университет Цюриха, оспаривает этот подход. Исследователи предполагают, что не стоит игнорировать устойчивость в сортах пшеницы, выведенных для противостояния другим болезням, включая те, что распространены в более холодном климате, как мучнистая роса.
Используя методы обнаружения генов, разработанные в Центре Джона Иннеса, они идентифицировали первый ген, защищающий растения пшеницы от штаммов гриба бласта, содержащих эффекторный белок AVR-Rmg8.
Неожиданно этим геном оказался Pm4 — ген, расположенный на хромосоме 2A генома пшеницы и обеспечивающий устойчивость к мучнистой росе, болезни более прохладного и влажного климата Северного полушария.
Европейские селекционеры уже много лет отбирают пшеницу с геном Pm4 для устойчивости к мучнистой росе; теперь их коллеги в Южном полушарии смогут использовать этот же подход для защиты от пшеничного бласта.
«Эти результаты были совершенно неожиданными, и они предполагают, что если вы хотите найти устойчивость к пшеничному бласту, вам также следует искать её в сортах из нетропических регионов, где уже есть устойчивость к мучнистой росе», — сказал профессор Пол Николсон, руководитель группы в Центре Джона Иннеса и координатор исследования, в котором также участвовали CIMMYT (Мексика) и KAUST (Саудовская Аравия).
Исследовательская группа сделала это открытие, протестировав более 300 сортов пшеницы из коллекции Уоткинса — панели разнообразия, собранной по всему миру в 1930-х годах. Из этой популяции только 3% показали устойчивость к штаммам патогена пшеничного бласта, продуцирующим AVR-Rmg8.
Тревожным открытием стало то, что все сорта, высокоустойчивые к бласту, несли ген Pm4. Это указывает на наличие лишь единственного источника устойчивости в этой высокоразнообразной популяции и подчеркивает необходимость поиска дополнительных генов устойчивости для создания надежной и долговечной защиты от новой угрозы.
Теперь команда будет использовать те же методы поиска генов для скрининга сортов пшеницы европейской селекции с целью найти дополнительные гены устойчивости к бласту, расширяя генетический арсенал для борьбы с этим разрушительным заболеванием.
«Это первый клонированный ген устойчивости к бласту — в отличие от предыдущих случаев, мы определили точный ген, включая его минимальные вариации, которые делают его нефункциональным. Это означает, что наши выводы могут быть немедленно полезны для селекционеров», — сказал ведущий автор исследования доктор Том О'Хара.