Ученые выявили гены в традиционных азиатских сортах пшеницы, которые могут бороться с желтой ржавчиной, серьезным грибковым заболеванием, угрожающим мировому производству пшеницы. Это открытие предлагает перспективную стратегию защиты продовольственной безопасности путем повышения устойчивости к болезням коммерческих посевов пшеницы.
Желтая ржавчина, вызываемая грибком Puccinia striiformis f. sp. tritici, поражает около 88% мирового производства хлебной пшеницы. Она представляет собой серьезную угрозу для урожайности пшеницы. Исследователи из Цюрихского университета (UZH) обнаружили, что традиционные сорта пшеницы из Азии обладают генами, обеспечивающими устойчивость к этому разрушительному заболеванию.
Исследовательская группа под руководством Кентаро Шимицу обнаружила два геномных участка в традиционных азиатских сортах пшеницы, которые обеспечивают устойчивость к желтой ржавчине. Эти гены можно было бы перенести в коммерческие сорта пшеницы для борьбы с заболеванием. Исследование подчеркивает важность генетического разнообразия в традиционных сортах пшеницы для продовольственной безопасности.
В течение десятилетий селекция пшеницы была сосредоточена на высокоурожайных сортах, что снизило генетическое разнообразие культуры. Традиционные сорта пшеницы, возделываемые фермерами в различных регионах, сохраняют более широкую генетическую базу. Эти сорта, особенно из Азии, предлагают неиспользованный потенциал для улучшения устойчивости к болезням в современной пшенице.
Катарина Юнг, во время своей докторской диссертации, исследовала устойчивость пшеницы к желтой ржавчине, сотрудничая с Международным центром улучшения кукурузы и пшеницы (CIMMYT) в Мексике и Киотским университетом в Японии. Она провела скрининг традиционных и современных сортов пшеницы из Японии, Китая, Непала и Пакистана. Полевые испытания были проведены в Швейцарии и Мексике для выявления устойчивых растений.
Юнг выявила два ранее неохарактеризованных геномных участка, известных как локусы количественных признаков (QTL), которые способствуют устойчивости к желтой ржавчине. Один участок был обнаружен в традиционном сорте из Непала, а другой встречался более широко в традиционных линиях из Непала, Пакистана и Китая в южном Гималайском регионе.
Считается, что южный Гималайский район является местом возникновения возбудителя желтой ржавчины. Исследователи предполагают, что традиционные сорта из этого района могут содержать уникальные и стабильные устойчивости к желтой ржавчине. Это открытие подчеркивает ценность сохранения традиционных сортов пшеницы как источника генетических признаков для борьбы с возникающими угрозами.
Сохранение генетического разнообразия и традиционных сортов пшеницы имеет решающее значение для борьбы с болезнями. Фермеры возделывают эти сорта на протяжении поколений, что имеет большое значение для будущей продовольственной безопасности. Использование и совместное использование выгод от этих сортов должны включать тесное сотрудничество с местными сообществами, признавая их знания и практику.
Сотрудничество с Киотским университетом было необходимо для этого проекта. Это исследование подчеркивает ценность международных партнерств в научном прогрессе. Проект был поддержан программой UZH Global Funding Scheme. Альянс между UZH и Киотским университетом был преобразован в Стратегическое партнерство в 2020 году.