Некоторые ясени зелёные проявляют устойчивость к изумрудной ясеневой златке

Гены в ясенях зелёных (Fraxinus pennsylvanica), которые могут обеспечивать некоторую устойчивость к атакам изумрудной ясеневой златки (Agrilus planipennis), экспрессируются только после того, как дерево обнаруживает питание инвазивного жука. К такому выводу пришли исследователи из Университета Пенсильвании.

Это открытие позволяет генетикам селективно разводить деревья для усиления их устойчивости и, возможно, сместить защитный ответ на более раннюю стадию, чтобы отразить натиск жуков.

Ясень зелёный, экологически и экономически ценный вид, произрастающий в восточной и центральной части Северной Америки, находится под серьёзной угрозой из-за быстрого распространения изумрудной ясеневой златки, жука-древоточца родом из Азии.

Предыдущие наблюдения в испытании происхождения ясеня, заложенном в 1978 году, показали, что очень небольшой процент деревьев выживает после заражения. Это, по-видимому, связано с тем, что их ткани не питают и, возможно, даже вредят личинкам жука.

Механизм атаки и исследования

Деревья погибают после того, как взрослые жуки откладывают яйца на кору. Вылупившиеся личинки проникают под кору и питаются транспортными тканями дерева, нарушая движение питательных веществ и воды, что приводит к его гибели.

Чтобы понять ответную реакцию деревьев, учёные сравнили данные экспрессии генов у устойчивых и восприимчивых генотипов ясеня, подвергшихся атаке. Сравнивая данные RNA-секвенирования из стеблей, атакованных жуком, с данными различных тканей дерева при других стрессах, исследователи смогли выявить различия в профилях экспрессии генов, специфичных для устойчивости к изумрудной ясеневой златке.

Было обнаружено, что ответная реакция экспрессии генов во внутренней коре устойчивых деревьев индуцируется атакой жука, а не присутствует постоянно.

Генетическое картирование и полевые испытания

Для определения наиболее важных генов, активируемых при атаке, исследователи ищут генетические последовательности, которые отличают устойчивые деревья от восприимчивых. Первым шагом стало построение карты генетических сцеплений с последовательностями как можно большего числа генов, включая индуцированные атакой.

Учёные исследуют генетическую карту, включающую более 4000 генов. Также было заложено полевое испытание с сеянцами ясеня для ожидания естественного заражения, которое выявит устойчивые деревья и ответственные за это генетические локусы.

Сеянцы, полученные от скрещивания устойчивого дерева, обнаруженного ранее в Огайо, сейчас растут на территории кампуса. Их возраст около пяти лет, а высота варьируется от менее 30 см до более 120 см. Исследователи надеются увидеть аналогичное разнообразие в восприимчивости к жуку.

Ожидание заражения

Иронично, но для продолжения исследований с использованием генетической карты учёным необходимо дождаться, пока изумрудная ясеневая златка заразит их опытный участок. По оценкам, сеянцам может потребоваться ещё около трёх лет быстрого роста, чтобы достичь размера, привлекательного для жука.

Исследование опубликовано в журнале Plant Molecular Biology. В работе также принимали участие специалисты из Лесной службы Министерства сельского хозяйства США и Университета Миссури.