Фото: із відкритих джерел
Австралійська CSIRO повідомила про виявлення раніше не задіяного гена стійкості бавовнику до бактеріальної плямистості. Знахідка отримана в межах багаторічного геномного картування з використанням пангеномного підходу й може допомогти селекціонерам комбінувати кілька незалежних джерел резистентності в одному сорті.
Про це повідомляє сайт Аграрії разом з посиланням на сайт Global Agriculture.
Науковці Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation (CSIRO) в Австралії заявили, що ідентифікували в бавовнику раніше не використаний ген стійкості до бактеріальної плямистості (bacterial blight). За повідомленням організації, це може стати «другою лінією оборони» для культури, яка в минулому зазнавала суттєвих втрат урожайності через цю хворобу.
Бактеріальна плямистість спричиняється бактерією, що уражує листя, стебла та коробочки бавовнику. У теплих і вологих умовах інфекція викликає ураження (lesions), які можуть призводити до дефоліації та погіршення якості волокна. Тривалий час селекція спиралася на обмежену кількість генів стійкості, інтегрованих у комерційні сорти. Однак близько 2011 року, як зазначається в матеріалі, новий штам збудника подолав основний ген стійкості, який використовували у США, що спричинило повторні спалахи й продемонструвало ризики «одногенного» захисту.
Як шукали «запасний» ген
Щоб знайти альтернативне джерело резистентності, команда CSIRO застосувала пангеномне картування (pangenome mapping). На відміну від підходів, що порівнюють геном культури з одним еталонним зразком, пангеном формують як «композитну» карту на основі багатьох індивідуальних рослин, зокрема старих форм і диких родичів, які рідко залучають у комерційній селекції. Такий підхід, за поясненням у публікації, дозволяє «побачити» генетичну варіативність, яку може пропустити одиничний референсний геном, адже корисні гени можуть бути присутні в диких родичів і відсутні в елітних високоврожайних лініях.
У матеріалі також наголошується, що культурний бавовник є алотетраплоїдом: його геном складається з двох «субгеномів», які сформувалися внаслідок давнього злиття двох предкових геномів. Дослідники схрещували предкові види бавовнику з сучасними комерційними лініями та за допомогою біоінформатичного аналізу (комп’ютерного порівняння послідовностей ДНК) шукали в обох субгеномах гени, пов’язані зі стійкістю до хвороб.
Чому важливе розташування в іншому субгеномі
CSIRO повідомляє, що ген, який «не спрацював» під тиском нового штаму збудника у 2011 році, розташований в одному субгеномі, тоді як виявлений «резервний» ген — в іншому. Біоінформатик Dr Angel Popa-Báez у матеріалі пояснює, що нова резистентність «сидить на хромосомі з зовсім іншого субгеному, ніж оригінальна». Логіка такого підходу полягає в тому, що патогену, який уже адаптувався до першого гена, може знадобитися інший шлях адаптації, щоб подолати другий.
Окремо підкреслюється значення «стекінгу» (stacking) — поєднання кількох незалежних генів стійкості в одному сорті. У матеріалі зазначено, що така стратегія зазвичай вважається більш довговічною, ніж опора на один ген, оскільки збуднику потрібно накопичити кілька незалежних мутацій, щоб обійти захист рослини.
Що це означає для селекції та виробництва
Наразі йдеться про генетичне відкриття, а не про готовий комерційний сорт. Наступними кроками програми CSIRO названо підтвердження ефективності гена у польових випробуваннях та інтеграцію його в селекційні лінії для подальшого комерційного виведення — процес, який, за оцінкою в матеріалі, зазвичай триває кілька років.
Також зазначається, що створена пангеномна карта може бути корисною не лише для роботи зі стійкістю до бактеріальної плямистості: її можна надалі використовувати для пошуку інших ознак, зокрема толерантності до посухи або інших хвороб.
Детальніше
- Хвороба: бактеріальна плямистість уражує листя, стебла та коробочки; у теплих і вологих умовах може спричиняти дефоліацію та зниження якості волокна.
- Проблема селекції: залежність від обмеженої кількості генів стійкості; у 2011 році новий штам збудника подолав основний ген, що використовували в США.
- Метод пошуку: пангеномне картування з залученням старих форм і диких родичів бавовнику.
- Ключовий результат: «резервний» ген стійкості розташований в іншому субгеномі, ніж ген, який був подоланий патогеном.
- Наступні кроки: польова перевірка ефективності та введення гена в селекційні лінії для майбутнього комерційного використання.
«[Нова резистентність] сидить на хромосомі з зовсім іншого субгеному, ніж оригінальна».