Минус ген – минус стеблевая ржавчина пшеницы

03.03.2020 9 500
ржавчина пшеницы

Ученые пролили новый свет на давнюю тайну того, что делает хлебную пшеницу восприимчивой к разрушительной стеблевой ржавчине. В течение десятилетий исследователи и селекционеры знали, что что-то в геноме пшеницы подавляет устойчивость растения к грибковому патогену.

Теперь, когда выявлен лежащий в основе генетический механизм, вызывающий подавление, исследователи, используя современные инструменты, потенциально удалили упрямый барьер на пути развития культуры с более сильным иммунитетом.

Доктор Мэтью Москву из Лаборатории Сэйнсбери и один из ведущих авторов исследования объясняет важность полученных результатов:

«Это первая идентификация транс-супрессора в пшенице, означающая, что это ген находиться где-то в геноме, он и нарушает функцию других генов. Наше исследование открывает путь к новому подходу к улучшению сельского хозяйства путем устранения подавителей, которые негативно влияют на пшеницу».

В основе загадки лежит пресловуто сложный геном хлебной пшеницы, который состоит из трех отдельных геномов A, B и D. Они происходят от трех различных независимо эволюционирующих видов растений. Иногда эти геномы работают вместе, создавая желаемые черты, такие как более крупные семена. Иногда они производят негативный эффект, явление, известное как геномный конфликт.

В 1960-х годах канадский исследователь Эрик Кербер показал, что когда геном D был удален, растение перестало быть восприимчивым к ржавчине и стало устойчивым. Дальнейшие исследования в течение 20 лет сузили причину этого явления до гена на одном локусе хромосомы 7D, который подавлял устойчивость растения к стеблевой ржавчине.

Теперь в этом исследовании ученые используют современные методы секвенирования, генетического картирования и мутационного анализа для выявления гена, подавляющего устойчивость растения к стеблевой ржавчине. Исследователи инокулировали растения пшеницы со стеблевой ржавчиной и сравнили ответы с целым рядом мутантных растений, которые потеряли ген-супрессор.

Обычно пшеница реагирует на стеблевую ржавчину с экспрессией около 8000 генов. В этих тестах один мутант ответил примерно с 2 200 генам, другой мутант — 55 генам. Критически важно, что эти мутантные растения устойчивы, в то время как материнское растение пшеницы является восприимчивым.

«Странно то, что вы думаете, что растения, отвечающие на патоген, были бы хорошими, это сделало бы его устойчивым». Но на самом деле все наоборот. Растение, которое реагирует, является восприимчивым, а растение, которое не реагирует, является устойчивым», — объясняет доктор Моску.

Следующими шагами исследования являются выявление дополнительных генов, которые способствуют подавлению иммунитета у пшеницы и понимание того, как эти гены в широком смысле влияют на геном пшеницы.

В дополнение к идентификации основного гена, исследователи сделали два неожиданных открытия:

— Ген, обнаруженный здесь, принадлежит белковому комплексу «Медиатор». Это законсервированный механизм в растениях, грибах и животных и организует то, как и когда гены экспрессируются в геноме.

— Исследователи идентифицировали два региона в разных субгеномах 1A и 1D, которые сегментированно со-регулируются. Эти регионы огромны, охватывая 25 мегабаз, и не существует известного механизма, который мог бы регулировать регион такого размера в эукариотах (растения, животные, дрожжи).

Источник: www.agropages.com; фото: аgronomu.com

Поделиться:

Похожие статьи