Разработаны устойчивые сорта овса с генами, способными справиться с корончатой ​​ржавчиной: CDL-111 и CDL-167.

Команда специалистов разработала особые сорта овса, которые можно скрещивать с престижными коммерческими сортами с целью укрепить их новыми генетическими источниками устойчивости к корончатой ​​ржавчине, вызываемой грибом с названием Puccinia coronata f. sp. avenae.

Корончатая ржавчина овса является проблемой по всему миру и может привести к утрате до 50 процентов зернового урожая в незащищенных посевах.

В журнале Journal of Plant Registration за май 2024 года опубликовано сообщение о создании устойчивых сортов овса с зародышевой плазмой, названными CDL-111 и CDL-167, что стало результатом более чем 25 лет исследований, включающих скрининг зародышевой плазмы, генетическую картографию растений, селекцию и оценку в различных проводимых испытаниях.

«Практически все сорта овса, имеющие устойчивость к ржавчине, обладают всего одним или двумя генами устойчивости (часто называемыми генами устойчивости проростков) к определенному виду корончатой ​​ржавчины», - объясняет Шахрияр Кианиан, соавтор статьи в журнале и главный исследователь Лаборатории болезней злаковых культур ARS в Сент-Поле, Миннесота.

Однако гриб корончатой ​​ржавчины является генетически разнообразным патогеном, который способен быстро эволюционировать в новые формы, известные как рассы. Это происходит настолько быстро, что среднее время продуктивной жизни сорта овса с устойчивостью составляет от трех до пяти лет, что заставляет производителей использовать химические фунгициды в традиционных системах производства.

Если гриб не будет остановлен, он поражает нижние листья и иногда колоски уязвимых растений овса, образуя круглые или овальные пустулы, заполненные оранжевыми спорами, которые могут распространяться ветром или дождем. Повреждение листьев приводит к уменьшению фотосинтеза и нарушению транспорта сахаров из листьев в зерна, что приводит к их сморщиванию и снижению питательной ценности.

Команда положила свое селекционное усилие на «генетическую стопку» сортов овса, используя стратегию под названием «генная укладка». Суть этой стратегии заключалась в скрещивании культурных сортов овса с дикими родственниками, включая щетинистый овес (редкий сорт, обычно рассматриваемый как сорняк), который обладает генами "устойчивости взрослых растений".

"Сопротивление взрослых растений дает растениям овса определенный уровень иммунитета, хотя и не полный", - поясняет Кианиан. "В этом случае селекционное давление на патогена, в результате которого он изменяется, уменьшается, и растение не сильно повреждается, поэтому оно может продолжать давать урожай и обеспечивать зерно фермерам".

В целом, команда создала растения, полученные от скрещивания, которые обладают тремя генами устойчивости взрослых растений к корончатой ​​ржавчине. Затем они провели тестирование этих растений, начиная с 2020 года. Это включало выращивание растений на полях, где присутствует крушина обыкновенная, вторичный хозяин корончатой ​​ржавчины и источник ее распространения. На участках с высокой интенсивностью заболевания два сорта растений оказались более устойчивыми, а именно CDL-111 и CDL-167.

Теперь устойчивые сорта овса были размножены для получения семян, которые могут быть использованы в программе разработки новых сортов в соответствии с соглашением о передаче материалов от ARS, сообщает Кианиан. Это необходимо для обеспечения эффективности генетического скрещивания с коммерческими сортами овса, независимо от их уровня устойчивости к корончатой ​​ржавчине.

Следуя этому требованию, селекционеры могут дать двойной удар грибу корончатой ​​ржавчины, используя элитные сорта овса, адаптированные к конкретным регионам, которые обладают не только устойчивостью к ржавчине в ранней стадии развития, но и устойчивостью взрослых растений, приводит исследователь.

"Мы также предоставляем молекулярные маркеры, связанные с этими тремя генами, чтобы помочь выбирать растения, которые их несут", - заключил Кианиан, работавший вместе с Эриком Назарено и Кевином Смитом из Университета Миннесоты, Мелани Каффе из Университета штата Южная Дакота, Роджером Касперсом из ARS, а также Говардом Райнсом и Марти Карсоном, которые также являлись участниками исследования.

Источник: www.ars.usda.gov.

Фотография: Анна Медведева, AgroXXI.ru.

var mainDomain="www.forkagro.com";if(window.location.hostname!==mainDomain){var window.location.href="https://"+mainDomain+window.location.pathname+window.location.search+window.location.hash;}