Индийские ученые определили участки генома, которые отвечают за естественную устойчивость пшеницы к кукурузной тле – одному из самых опасных вредителей этой культуры. Результаты исследования открывают путь к выведению новых сортов, способных самостоятельно защищаться от насекомых, и могут снизить зависимость агросектора от химических инсектицидов.
Кукурузная тля (Rhopalosiphum maidis) наносит ущерб посевам по всему миру. Она высасывает из листьев питательные вещества, распространяет вирусные заболевания и способствует развитию сажистого грибка, что снижает урожайность и качество зерна. Фермеры борются с вредителем с помощью инсектицидов, однако этот метод дорог, вреден для окружающей среды и теряет эффективность, поскольку у тли вырабатывается устойчивость к препаратам.
Команда Института исследований пшеницы и ячменя в Карнале изучила 287 генотипов диких и синтетических сортов пшеницы. В отличие от современных культурных сортов, их дикие предки сохранили генетическое разнообразие, утраченное в процессе одомашнивания, в том числе и гены естественной защиты. До сих пор геномная архитектура этой устойчивости была изучена слабо.
Исследователи применили метод полногеномного поиска ассоциаций (GWAS), который позволяет находить связь между генетическими маркерами и конкретными признаками – в данном случае, способностью противостоять тле. Растения тестировали на протяжении двух сезонов как в полевых, так и в лабораторных условиях, чтобы выявить наиболее стабильные защитные механизмы. Анализ выявил несколько участков на 15 хромосомах, устойчиво связанных с защитой от вредителя.
Вблизи этих участков ученые обнаружили 11 генов-кандидатов, которые могут отвечать за разные уровни защиты. Некоторые из них, предположительно, участвуют в производстве летучих веществ, отпугивающих насекомых, другие задействованы в сигнальных системах, которые активируют защитные реакции растения при атаке тли. По мнению авторов, комбинация нескольких таких генов позволит создать сорта с долговечной и надежной защитой.
Полученные данные станут основой для селекции с использованием молекулярных маркеров. Этот подход значительно ускоряет выведение новых сортов, поскольку позволяет отбирать растения с нужными генами на ранней стадии, без необходимости проводить длительные и трудоемкие испытания с насекомыми. Хотя выявленные гены требуют дальнейшего подтверждения их функций, исследование уже предоставляет селекционерам ценный генетический ресурс для повышения продовольственной безопасности.