Команда специально создала линии овса, чтобы их можно было скрещивать с элитными коммерческими сортами, чтобы укрепить их новыми генетическими источниками устойчивости к корончатой ржавчине, которую вызывает гриб Puccinia coronata f. sp. avenae.
Корончатая ржавчина - это бедствие овса во всем мире, которое может привести к потере урожая зерна до 50 процентов в незащищенных посевах.
Группа ученых объявила о разработке устойчивых линий зародышевой плазмы овса, получивших название CDL-111 и CDL-167, в выпуске журнала Journal of Plant Registration за май 2024 года, что стало кульминацией более чем 25 лет скрининга зародышевой плазмы, генетического картирования растений, селекционного разведения и оценки в тепличных и полевых испытаниях.
«В настоящее время большинство сортов овса с устойчивостью к ржавчине несут один или два гена устойчивости (часто называемой устойчивостью проростков) к определенному изоляту корончатой ржавчины», - говорит Шахрияр Кианиан, соавтор статьи в журнале и руководитель исследований Лаборатории болезней злаковых культур ARS в Сент-Поле, штат Миннесота.
Однако гриб корончатой ржавчины является генетически разнообразным патогеном и очень хорошо умеет эволюционировать в вирулентные новые формы, называемые расами. Это может произойти так быстро, что средняя продолжительность продуктивной жизни сорта овса с устойчивостью составляет от трех до пяти лет, что требует использования химических фунгицидов в традиционных системах производства.
Если не остановить гриб, он поражает нижние листья, а иногда и колосья уязвимых растений овса, образуя круглые или овальные пустулы, заполненные массами оранжевых спор, которые могут быть разнесены ветром или дождем. Повреждение листьев приводит к снижению фотосинтеза и нарушению движения сахаров из листьев в развивающееся зерно, вызывая его сморщивание и снижение кормовой ценности.
Чтобы уравнять шансы в пользу овса, команда прибегла к стратегии селекции растений, называемой «укладкой генов» (или «пирамидированием»).
Ключевая часть этой стратегии включала проведение серии скрещиваний между культурным сортом овса и его дикими родственниками, одним из которых был щетинистый (или песчаный овес, который выращивается редко и считается засорителем посевов), несущий гены «устойчивости взрослых растений».
«Сопротивляемость взрослых растений обеспечивает растению овса определенный иммунитет, но не полный иммунитет, - поясняет Кианиан. - В этом случае селекционное давление на патоген, заставляющее его меняться, снижается, и растение не сильно повреждается, так что оно все еще может давать урожай и приносить зерно фермерам».
В целом, команда сложил потомственные растения, полученные от скрещивания с тремя генами устойчивости взрослых растений к корончатой ржавчине. Затем они подвергли потомственные растения своего рода «испытанию огнем», начиная с 2020 года. По сути, это включало выращивание их на питомниках крушины обыкновенной, вторичного хозяина корончатой ржавчины и известного источника вспышек. На участках, находящихся под интенсивным давлением болезни, две линии потомственных растений постоянно чувствовали себя лучше других, а именно CDL-111 и CDL-167.
С тех пор крепкие линии овса были размножены для получения семян, которые доступны для использования в программах по разработке сортов в рамках соглашения о передаче материалов с ARS, сказал Кианиан. Это необходимо для обеспечения эффективности стратегии генного стекинга, если линии овса скрещиваются с коммерческими сортами — независимо от того, обладают ли они уже устойчивостью сеянцев к корончатой ржавчине.
Соблюдая это требование, селекционеры могут вооружить элитные сорта овса, адаптированные к конкретным регионам выращивания, двойным ударом по грибу корончатой ржавчины - «удар» через устойчивость сеянцев и «правый хук» через устойчивость взрослых растений, привел аналогии исследователь.
«Для этого мы также предоставляем молекулярные маркеры, связанные с тремя генами, которые могут быть использованы при выборе линий, несущих их», заключил Кианиан, который сотрудничал с Эриком Назарено и Кевином Смитом - оба из Университета Миннесоты, Мелани Каффе (Университет штата Южная Дакота), Роджером Касперсом (ARS), Говардом Райнсом (ARS, покойный) и Марти Карсоном (ARS, покойный). Карсон начал часть работы с овсом 20 лет назад, продолжив большую ее часть после выхода на пенсию, отметил Кианиан.
Источник: www.ars.usda.gov.
Заглавное фото: Медведева Анна, AgroXXI.ru.
