Пырей поделится с пшеницей геном устойчивости к грибковому заболеванию

Ученые обнаружили ген, обеспечивающий устойчивость пшеницы к грибковому заболевнию — фузариозной гнили. Ген нашелся в геноме дикорастущего родственника пшеницы — пырея удлиненного (Thinopyrum elongatum), а ему достался от другого грибка, не вызывающего заболевания растений.

Фузариозная гниль, или фузариоз, вызывается грибками из рода Fusarium. При заражении пшеницы на ранней стадии развития проростки гибнут. Если же споры грибка попали на растения позже, зерна в колосе уменьшаются в размере и приобретают характерный белый цвет. Когда грибок вступает в стадию спорообразования, зараженные колосья становятся розовыми. Помимо снижения урожая, гриб также производит несколько микотоксинов, и если зараженные зерна будут использованы для изготовления пищевых продуктов, они могут вызвать отравление. Во время эпидемии фузариоза 1998–2000 годов на Среднем Западе США экономический ущерб составил 2,7 миллиарда долларов.

Группа ученых из Китая и США решила найти ген устойчивости к фузариозу у родственного пшенице дикого злака пырея удлиненного, поскольку это растение не поражается грибком. Для этого им пришлось прочитать весь геном данного растения. Обнаруженный ген, получивший название Fhb7, кодирует фермент глутатион-S-трансферазу, расщепляющий один из грибковых токсинов. Вся работа, от обнаружения устойчивость пырея удлиненного к болезни до окончательного доказательства функции гена Fhb7, заняла два десятилетия.

Дополнительный анализ показал, что данный ген не встречается у других растений. Аналог его был найден у другого заражающего растения грибка — Epichloë aotearoae. Соответствующие гены пырея и этого грибка совпадают на 97 %. Исследователи полагают, что пырей заимствовал этот ген путем горизонтального переноса.

Первые полевые испытания показали, что внедрения гена Fhb7 в геном культурной пшеницы не вызывает падения урожаев. Ученые надеются в течение года подготовить новый сорт пшеницы, устойчивый к болезни. Также они рассчитывают обнаружить другие полезные гены у диких злаков и добавить их в геномы пшеницы и ячменя, чтобы защитить эти растения и от других заболеваний.

Исследование напечатано в журнале Science.