Укрепление сорго против глобальной грибковой угрозы

Ген, обнаруженный совместной группой ученых из Службы сельскохозяйственных исследований (ARS) и Университета Пурдю, может помочь укрепить защиту сорго от антракноза — болезни зерновой культуры, способной привести к потерям урожая до 50%.

Это открытие, которое будет опубликовано в предстоящем выпуске журнала The Plant Journal, открывает путь к выведению устойчивых к болезням сортов сорго, в меньшей степени зависящих от фунгицидов. Это позволит снизить производственные затраты фермеров, защитить урожай и качество зерна.

Сорго — пятая по распространенности зерновая культура в мире, являющаяся источником пищи (содержит 12 необходимых питательных веществ), корма для скота и сырья для биоэнергетики. Однако антракноз, если его не сдерживать фунгицидами, поражает все части восприимчивого растения, часто образуя красноватые поражения на листьях и стебле, а также повреждая метелки и зерновые головки.

Генетическая устойчивость к болезням — наиболее эффективный и устойчивый подход к борьбе с антракнозом у сорго. Однако, по словам Мэтью Хелма, молекулярного биолога из ARS, механизмы этой устойчивости плохо изучены. Этот пробел в знаниях вызывает беспокойство из-за генетической изменчивости различных рас гриба антракноза и их способности со временем преодолевать гены устойчивости сорта. Кроме того, устойчивость к антракнозу может зависеть от температуры, что потенциально делает посевы уязвимыми при превышении определенного температурного порога.

К счастью, Хелм и команда ученых из Университета Пурдю под руководством Демеке Мевы начали заполнять этот пробел. Они идентифицировали ген устойчивости к болезням, который управляет серией защитных реакций на раннее заражение грибом антракноза, предотвращая его распространение на остальные части растения и зерновые головки.

Более того, растения сорго, несущие ген устойчивости, известный как ANTHRACNOSE RESISTANCE GENE 2 (ARG2), успешно противостояли грибу даже при повышении температуры в теплице до 100 градусов по Фаренгейту (38 °C). Эта температурная стабильность может стать преимуществом для регионов выращивания сорго, где температура в сезон может достигать таких значений.

Команда также установила, что ARG2 кодирует белок, который концентрируется в плазматической мембране клеток устойчивого сорго. Там он действует как сигнал тревоги, запускаемый определенными белками, которые гриб антракноза использует для заражения растения.

«Эти результаты значительно углубляют наше понимание того, как сорго обнаруживает грибковые патогены, и открывают путь для конструирования новой устойчивости к болезням против патогенов зерновых культур», — пишет команда в аннотации к статье.

ARG2 и его белок не защищают сорго от всех рас антракноза. Однако комбинация ARG2 с другими подобными генами может помочь расширить эту защиту — с помощью традиционных методов селекции растений или биотехнологических. Благодаря открытию ARG2 у ученых теперь есть ключ к более полному пониманию механизмов устойчивости к антракнозу и их оптимальному использованию в качестве надежной защиты для фермеров по всему миру.