Причиною стійкості пшениці до грибка став ген іншого грибка
Після розшифровки генома дикорослого далекого родича пшениці китайським вченим вдалося ідентифікувати ген, який надає злакам стійкість до грибка Fusarium.
Виявилося, що ген Fhb7 кодує фермент, який нейтралізує токсини грибка шляхом їх хімічної модифікації. Схрещування з далеким родичем і перенесення генетичного локусу допомогли отримати пшеницю, стійку до фузаріозу, стверджується в статті в Science.
Аскоміцетові гриби роду Fusarium-поширені шкідники сільськогосподарських культур. Зокрема, Fusárium gramineárum паразитує на пшениці, викликаючи фузаріоз колоса. В процесі життєдіяльності грибок не просто знищує зерно, а й виробляє токсини з групи трихотеценов, які, в тому числі, пригнічують синтез білка. Ці токсини отруйні для людини і тварин і роблять вціліле зерно непридатним для використання в їжу.
Хоча й існують стійкі до фузаріозу сорти пшениці, вони не так широко поширені. У деяких регіонах Росії фузаріоз колоса досі вражає до 15 відсотків врожаю пшениці. Стійкі сорти були отримані в тому числі шляхом схрещування з дикорослими родичами пшениці, але за яким механізмом забезпечується захист від грибка, було досі невідомо.
Китайські вчені з сільськогосподарського університету Шаньдуна виявили ген стійкості до фузаріозу і розшифрували механізм цієї стійкості.
Дослідники прочитали і зібрали геном дикорослого родича культурної пшениці Thinopyrum elongatum, який володіє природною стійкістю до грибка. Аналізуючи геном, вчені припустили, що вона забезпечується наявністю гена Fhb7, що кодує фермент глутатіонтрансферазу.
Судячи з усього, Thinopyrum запозичив цей ген у іншого паразитичного грибка трав'янистих рослин, Epichloe aotearoae, і отримав його шляхом горизонтального перенесення. У царстві рослин схожого гена ні у кого знайти не вдалося.
За допомогою спрямованого і випадкового мутагенезу гена Fhb7 вдалося підтвердити, що саме він захищає рослини від фузаріозу.
Поливаючи стійкі рослини трихотеценами і аналізуючи за допомогою хроматографії отримані з'єднання, дослідники з'ясували, що фермент модифікує епоксигрупи токсинів, навішуючи на них молекулу глутатіону. Після цього трихотецени втрачають свою токсичність.
Перенесення в пшеницю генетичного локусу, що містить Fhb7, за допомогою схрещування з Thinopyrum, дійсно зробив злак стійким не тільки до фузаріозу колоса, а й до кореневої гнилі, що викликається спорідненим грибком Fusárium pseudogramineárum, а також до грибка Fusárium asiaticum — основного збудника фузаріозу пшениці в Південному Китаї.
При цьому дослідники відзначили, що врожайність злаку після гібридизації не впала.
Хоча в цій роботі вчені використовували традиційні методи отримання стійких сортів пшениці, тобто схрещування, на думку біотехнологів, сільське господарство давно чекає появи генетично модифікованих сортів пшениці, стійких до хвороб.
P.S. На нашому сайті Ви можете переглянути перелік сортів, які зареєстровані в Україні, зокрема і сортів озимої пшениці. Також Ви можете переглянути оголошення щодо їх продажу або розмістити своє.
Також читайте: