Китайские учёные вывели новую линию пшеницы R111 с высокой и стабильной устойчивостью к фузариозу колоса – опасному грибковому заболеванию. Исследователи не только создали саму линию, но и точно определили генетический участок, отвечающий за защитные свойства растения. Это открытие даёт селекционерам новый генетический материал и готовые молекулярные маркеры для ускоренного выведения защищённых сортов.
Фузариоз колоса, вызываемый преимущественно грибком Fusarium graminearum, считается одной из самых разрушительных болезней пшеницы в мире. Патоген поражает колос, из-за чего зерно усыхает и покрывается белым или розовым налётом. Помимо прямых потерь урожая, грибок загрязняет зерно микотоксинами – ядовитыми веществами, опасными для людей и скота. Применение фунгицидов не всегда эффективно и дорого, поэтому самым надёжным решением остаётся выведение генетически устойчивых сортов. Однако до сих пор селекционерам не хватало генетического разнообразия для такой работы.
Чтобы решить эту проблему, команда скрестила культурную пшеницу с рожью, которая часто служит донором полезных признаков. Полученная линия R111 показала в полевых условиях сильную устойчивость к фузариозу. Изначально учёные предполагали, что ген защиты был унаследован от ржи, однако цитологический анализ показал, что в геноме R111 нет фрагментов хромосом ржи. Это означает, что устойчивость имеет чисто пшеничное происхождение – она возникла либо в результате новых мутаций в процессе гибридизации, либо благодаря удачной комбинации уже существующих генов пшеницы.
С помощью геномного анализа исследователи определили, что за устойчивость отвечает ранее неизвестный локус на хромосоме 6А, который получил название TaFhb-6A. В этом участке они выявили два гена-кандидата, которые, вероятнее всего, и обеспечивают защиту. Оба гена кодируют протеинкиназы – ферменты, играющие ключевую роль в иммунном ответе растений. После заражения грибком эти гены в устойчивой линии R111 работают значительно активнее, чем в восприимчивых сортах.
Результаты подтвердили в нескольких поколениях растений, отслеживая наследование гена с помощью специальных молекулярных маркеров KASP. Это доказывает, что локус TaFhb-6A действительно вносит основной вклад в устойчивость. Эти же маркеры селекционеры могут немедленно использовать на практике: они позволяют по анализу ДНК проростков определять, унаследовало ли растение защитный ген, не дожидаясь его созревания и заражения.
Открытие даёт аграриям новый инструмент для защиты урожая. Оно расширяет генетическую базу для селекции и снижает риск того, что патоген адаптируется и преодолеет существующие защитные барьеры в уже используемых сортах. Это особенно важно в условиях изменения климата, поскольку тёплая и влажная погода способствует распространению фузариоза.