Генетикам удалось найти способ справиться с одним из самых распространенных заболеваний пшеницы -- бурой ржавчиной. Обладатели найденного гена прекрасно справляются со всеми видами вызывающего болезнь грибка.
Ученым из Калифорнийского университета (США) под руководством профессора Джорджа Дубковского (Jorge Dubkovsky) удалось выделить ген Yr36 (WKS1), который обеспечивает устойчивость пшеницы к такому распространенному заболеванию, как бурая ржавчина. От этой болезни страдает множество посевов, особенно в районах с нежарким климатом. Ведь именно там споры хорошо сохраняются.
Гибель от ржавчины
Возбудитель бурой ржавчины -- гриб Puccinia graminis относится к классу базидиомицетов. Он поражает в основном листья пшеницы. Грибница прячется под эпидермисом и сначала незаметна, но через определенное время начинает прорастать и производить огромное количество спор. Причем в течение одного сезона производится несколько поколений. Поэтому это заболевание так быстро распространяется, мгновенно передаваясь соседним растениям.
Последствия проявляются сразу. Из-за многочисленных разрывов в результате прорастания спор повреждается эпидермис. А это приводит к нарушению газообмена и транспирации. Таким образом, снижается площадь фотосинтезирующей поверхности листьев -- сокращается интенсивность фотосинтеза, а значит, и продуктивность. Многие растения погибают в самом начале вегетации, так и не достигнув стадии плодоношения.
Ген устойчивости к болезни
Несколько лет назад ученые обнаружили гены, обеспечивающие устойчивость пшеницы к бурой ржавчине. Но проблема состояла в том, что каждый ген отвечал за устойчивость к определенным модификациям вируса. Поэтому попытки внедрить этот ген в растения пшеницы не увенчались успехом -- в природе вирус начинал быстро мутировать, и ген просто устаревал.
Недавно открытый ген Yr36 (WKS1) имеет огромное преимущество перед своими предшественниками. Поскольку отвечает за устойчивость ко всем существующим модификациям вируса бурой ржавчины. Этот универсальный ген был выделен из диких сортов пшеницы, произрастающей в Израиле. По мнению профессора Дубковского, это открытие перевернуло представления о существовании множества генов, каждый из которых работает против определенной модификации вируса.
Ген обнаружили с помощью метода позиционного клонирования. С помощью этого метода можно точно определить местоположение гена в хромосоме и последовательность ДНК. Этот ген содержит два характерных домена: один кодирует фермент киназу, а другой отвечает за связывание с липидами. Ученые проанализировали пять мутаций гена, которые подтвердили, что оба эти домена необходимы, чтобы обеспечить устойчивость к болезни.
По словам профессора Дубковского, ген Yr36 отсутствует в современных сортах пшеницы, которая используется для производства хлеба и макарон. Теперь же его можно использовать для селекции абсолютно устойчивых к любым модификациям бурой ржавчины сортов пшеницы.
Результаты исследований опубликованы в февральском выпуске Science Express.
