Учёные из Университета Цюриха обнаружили, что традиционные сорта пшеницы из Азии содержат несколько генов, отвечающих за устойчивость к жёлтой ржавчине. В будущем они могут стать надёжным источником устойчивости к этому заболеванию для коммерческих сортов, что подчёркивает важность генетического разнообразия для продовольственной безопасности.
Жёлтая ржавчина
Жёлтая ржавчина, также известная как полосатая ржавчина, вызывается грибковым патогеном под названием Puccinia striiformis f. sp. tritici. Это заболевание поражает около 88% мирового производства хлебной пшеницы и является одной из самых разрушительных угроз для урожайности пшеницы. Поэтому срочно необходимы новые стратегии борьбы с этим грибком.
Международная группа учёных под руководством исследователей из Университета Цюриха (UZH) обнаружила две геномные области в традиционных сортах пшеницы из Азии, которые придают устойчивость к заболеванию.
«Если такие гены можно будет перенести в коммерческие сорта пшеницы, они могут сыграть важную роль в борьбе с жёлтой ржавчиной», — говорит Кентаро Симидзу, профессор кафедры эволюционной биологии и экологических исследований UZH, ответственный за новое исследование по этой теме.
Исследование опубликовано в журнале Theoretical and Applied Genetics.
Ограниченное генетическое разнообразие современных сортов
На протяжении десятилетий целенаправленная селекция пшеницы была сосредоточена на создании высокоурожайных сортов. Хотя эти современные сорта помогли прокормить мир, их ограниченное генетическое разнообразие привело к повышенной уязвимости к таким угрозам, как вредители, болезни и экстремальные климатические условия.
В отличие от современных сортов, традиционные сорта пшеницы поддерживались местными фермерами в разных регионах мира, и поэтому они меньше подвержены утрате генетического разнообразия. Традиционные сорта из Азии оказались особенно перспективными, поскольку они были недостаточно изучены, несмотря на то, что являются потенциальным резервуаром генетического разнообразия с более высокой устойчивостью к болезням.
Исследования устойчивости к жёлтой ржавчине
Во время своей докторской работы в команде Симидзу Катарина Юнг проводила исследования устойчивости пшеницы к жёлтой ржавчине в сотрудничестве с Международным центром по улучшению кукурузы и пшеницы (CIMMYT) в Мексике и Киотским университетом в Японии. Юнг проверила как традиционные, так и современные сорта из Японии, Китая, Непала и Пакистана.
Сначала она выявила устойчивые к жёлтой ржавчине растения пшеницы в крупномасштабных полевых экспериментах в Реккенхольце, Швейцария, и в CIMMYT, Мексика. Затем она определила геномные области, которые способствуют устойчивости к жёлтой ржавчине, так называемые количественные признаки (QTL).
Юнг обнаружила две потенциально новые геномные области, связанные с устойчивостью к жёлтой ржавчине: одна специфична для традиционного сорта из Непала, а другая более широко распространена среди традиционных сортов из Непала, Пакистана и Китая в южной части Гималаев.
«Интересно, что южная часть Гималаев считается местом происхождения патогена жёлтой ржавчины. Вместе с нашими выводами мы предполагаем, что традиционные сорта из этого региона могут содержать уникальную и стабильную устойчивость к жёлтой ржавчине», — говорит Юнг.
Более целенаправленный поиск новых устойчивых к жёлтой ржавчине сортов из этого региона потенциально может обеспечить долгосрочную защиту от широкого спектра штаммов патогенов.
Значение сохранения генетического разнообразия
Новые результаты подчёркивают важность сохранения генетического разнообразия и традиционных сортов пшеницы для борьбы с болезнями и другими угрозами. Фермеры выращивали и поддерживали эти традиционные сорта в разных частях мира на протяжении поколений, что имеет большое значение для будущей продовольственной безопасности.
«Традиционные сорта должны быть сохранены как в банках генов, так и на полях фермеров, пока они не потеряны навсегда. Их использование и обмен выгодами должны осуществляться в тесном сотрудничестве с местными сообществами, поскольку их знания и практика проложили путь к генетическому разнообразию, которое мы наблюдаем сегодня», — говорит Юнг.
Сорта пшеницы, предоставленные Киотским университетом, были незаменимы для этого проекта. «Я не могу не подчеркнуть, насколько ценно такое сотрудничество для научного прогресса», — говорит Симидзу.
Предоставлено:
[Университет Цюриха](https://phys.org/partners/university-of-zurich/)