Азійські сорти пшениці можуть врятувати врожаї від жовтої іржі

Міжнародна команда вчених під керівництвом дослідників Цюрихського університету виявила два геномні регіони в традиційних азійських сортах пшениці, які надають стійкість до жовтої іржі — однієї з найруйнівніших загроз для врожаїв пшениці у світі. Результати дослідження опубліковані в журналі Theoretical and Applied Genetics.

Жовта іржа, також відома як смугаста іржа, спричинюється грибковим патогеном Puccinia striiformis f. sp. tritici. Ця рослинна хвороба вражає близько 88 відсотків світового виробництва хлібної пшениці і є однією з найбільш руйнівних загроз для врожайності пшениці. Тому нові стратегії боротьби з цим грибком є надзвичайно необхідними.

Протягом десятиліть цілеспрямована селекція пшениці зосереджувалася на розробці високоврожайних сортів. Хоча ці сучасні сорти допомогли нагодувати світ, їхня обмежена генетична різноманітність призвела до підвищеної вразливості до таких загроз, як шкідники, хвороби та екстремальні кліматичні умови.

На відміну від сучасних сортів, традиційні сорти пшениці підтримувалися місцевими фермерами в різних регіонах світу і тому менше постраждали від втрати генетичної різноманітності. Традиційні сорти з Азії виявилися особливо перспективними, оскільки вони були недостатньо вивчені, незважаючи на те, що є потенційним резервуаром генетичної різноманітності з вищою стійкістю до хвороб.

Під час роботи над докторською дисертацією в команді професора Кентаро Шіміцу з відділу еволюційної біології та екологічних досліджень Цюрихського університету, Катаріна Юнг проводила дослідження стійкості пшениці до жовтої іржі у співпраці з Міжнародним центром удосконалення кукурудзи та пшениці в Мексиці та Кіотським університетом в Японії. Юнг перевірила як традиційні, так і сучасні сорти з Японії, Китаю, Непалу та Пакистану.

Спочатку вона виявила стійкі до жовтої іржі рослини пшениці в масштабних польових експериментах у Рекенхольці, Швейцарія, та в центрі в Мексиці. Потім вона визначила геномні регіони, які сприяють стійкості до жовтої іржі, так звані локуси кількісних ознак.

Юнг виявила два потенційно нові геномні регіони, пов'язані зі стійкістю до жовтої іржі. Один є специфічним для традиційного сорту з Непалу, тоді як інший більш широко розповсюджений серед традиційних сортів з Непалу, Пакистану та Китаю в південному гімалайському регіоні.

За словами Юнг, цікаво те, що південний гімалайський регіон вважається місцем походження самого патогена жовтої іржі. Разом з їхніми висновками, дослідники висувають гіпотезу, що традиційні сорти з цієї області можуть містити унікальну та стабільну стійкість до жовтої іржі.

Більш цілеспрямований пошук нових стійкостей до жовтої іржі з цієї області потенційно може забезпечити довготривалий захист від широкого спектра штамів патогена. Якщо такі гени можуть бути перенесені до комерційних сортів пшениці, вони можуть бути важливими в боротьбі з жовтою іржею, зазначає професор Шіміцу.

Нові результати підкреслюють важливість збереження генетичної різноманітності та традиційних сортів пшениці для боротьби з хворобами та іншими загрозами. Фермери культивували та підтримували ці традиційні сорти в різних частинах світу протягом поколінь, що має велику цінність для майбутньої продовольчої безпеки.

Традиційні сорти повинні зберігатися як у генних банках, так і на фермерських полях, перш ніж вони будуть втрачені назавжди. Їх використання та розподіл вигод повинні здійснюватися в тісній співпраці з місцевими громадами, оскільки їхні знання та практика проклали шлях до генетичної різноманітності, яку ми спостерігаємо сьогодні, підкреслює Юнг.

Сорти пшениці, надані Кіотським університетом, були надзвичайно важливими для цього проекту. Професор Шіміцу зазначає, що не може достатньо підкреслити, наскільки цінною є така співпраця для досягнення наукового прогресу.

Дослідження демонструє критичну важливість збереження традиційних сортів сільськогосподарських культур та підтримки місцевих фермерських практик. У світі, де зміна клімату та нові патогени постійно загрожують продовольчій безпеці, генетична різноманітність традиційних сортів може стати ключем до стійкого сільського господарства майбутнього.

Виявлення цих генів стійкості відкриває нові можливості для селекціонерів у створенні сортів пшениці, які можуть протистояти жовтій іржі без втрати продуктивності. Це особливо важливо в контексті зростаючого світового населення та потреби в забезпеченні продовольчої безпеки.