Поиск генов устойчивости к болезням у пшеницы и овса является критически важной задачей для мировой продовольственной безопасности, экологии и экономики сельского хозяйства. Пшеница - главная хлебная культура человечества, а овес — важнейшая продовольственная и фуражная культура.
Одно из важных направлений работы лаборатории заключается в поиске устойчивости овса к корончатой ржавчине - Puccinia coronata Corda. Особенность патогена в том, что он растёт только на живом растительном материале. За последние 4 года специалисты лаборатории, подбирая нужные условия для роста патогена, нашли оптимальный подход к его воспроизводству для исследований.
На сегодняшний день ученые молодежной лаборатории определяют расовый состав возбудителя корончатой ржавчины, что позволяет проводить скрининг селекционного материала на устойчивость и идентифицировать гены Pc, отвечающие за иммунитет. Молекулярно-генетические исследования по идентификации генов устойчивости к корончатой ржавчине выполняются методом ПЦР в реальном времени, такими как KASP и PACE.
Технологии KASP (Kompetitive Allele Specific PCR) и PACE (PCR Allele Competitive Extension) сегодня являются одними из самых передовых и эффективных инструментов молекулярно-генетического анализа в селекции растений.
Они представляют собой разновидность аллель-специфичной ПЦР в реальном времени и оптимально подходят для идентификации генов устойчивости к корончатой ржавчине овса (Puccinia coronata):
Высокая точность (работа с SNP). Эти методы «заточены» под выявление однонуклеотидных полиморфизмов (SNP) и коротких инсерций/делеций (InDels). Поскольку многие гены устойчивости (например, семейство Pc-генов у овса) отличаются от генов восприимчивости буквально одной «буквой» в ДНК, KASP и PACE позволяют безошибочно определить, присутствует ли нужный аллель в геноме конкретного образца.Высокая производительность. Анализ проводится в 96- или 384-луночных плашках. Это позволяет одновременно тестировать множество селекционных линий овса за один запуск, кардинально ускоряя процесс отбора.Экономичность:. В отличие от классического секвенирования ДНК, флуоресцентные методы ПЦР в реальном времени обходятся значительно дешевле в пересчете на одну точку (образец). Кроме того, PACE часто выбирают как более гибкую и экономически выгодную альтернативу KASP из-за особенностей мастер-миксов и условий лицензирования.Маркер-ориентированная селекция (MAS). Больше не нужно ждать, пока растение вырастет, и искусственно заражать его ржавчиной, чтобы проверить иммунитет. Достаточно взять кусочек листа проростка, выделить ДНК и с помощью KASP/PACE-маркеров сразу понять, будет ли взрослое растение устойчивым.Также одновременно с основными направлениями деятельности лаборатории сотрудники приступили к изучению устойчивости к стеблевой ржавчине пшеницы в сотрудничестве с Ольгой Барановой - кандидатом биологических наук, ведущим научным сотрудником лаборатории иммунитета растений к болезням Всероссийского научно-исследовательского института защиты растений (ВИЗР Санкт-Петербург).
В этом году летом было проведено совместное обследование посевов пшеницы НИИСХ Северного Зауралья, Нижнетавдинского государственного сортоиспытательного участка, Аграрного института ТюмГУ и предприятий юга Тюменской области. Во время мониторинга полей отобран материал с растений пшеницы, пораженных стеблевой ржавчиной, для дальнейшего его изучения в лабораторных условиях.
На данный момент на сортах местной селекции уже выполнены первые молекулярно-генетические исследования по идентификации генов устойчивости к стеблевой ржавчине метом ПЦР (классическая ПЦР с визуализацией результатов с помощью электрофореза и методом KASP) с использованием ДНК-маркеров. А так же ученые анализируют расовый состав патогена в лабораторных условиях.
Стеблевая ржавчина пшеницы Puccinia graminis f. sp. tritici. — крайне опасное грибное заболевание, поражающее стебли, листовые влагалища, а иногда и колос. Болезнь может уничтожить до 60–70% урожая. Изучение данного заболевания входит в приоритеты мировой агронауки: исследуют и сам патоген, и его взаимодействие с пшеницей, чтобы прогнозировать возможные эпидемии и создавать устойчивые сорта.
Источник: Лаборатория ГИР ТюмНЦ СО РАН в социальной сети ВК.