Перспективный ген для создания рапса с устойчивостью к киле нашли китайские ученые

Перспективный ген для создания рапса с устойчивостью к киле нашли китайские ученые эксклюзив

Два предыдущих гена устойчивости возбудитель килы крестоцветных преодолел своими новыми и агрессивными штаммами.

Исследователи под руководством Чена Юйхана и Чжоу Цзяньмина из Института генетики и биологии развития Китайской академии наук искали ответ, как улучшить сопротивление рапса киле, серьезному корневому заболеванию, которое угрожает продуктивности культур Brassica, сообщает Китайская академия наук.

Исследование раскрывает новые механизмы, лежащие в основе иммунитета растений, и обещает новые возможности для селекции сельскохозяйственных культур. Соответствующая статья была опубликована в журнале Cell.

Кила крестоцветных, почвенный патоген, наносит серьезный урон китайским рапсоводам. В Китае около 3,2–4 млн гектаров сельскохозяйственных угодий ежегодно поражается килой, что приводит к потере урожая на 20–30%. 

Покоящиеся споры Plasmodiophora brassicae (Pb), возбудителя килы, жизнеспособны в почве до 20 лет, что делает загрязненную почву непригодной для выращивания культур семейства крестоцветных (Brassica).

На сегодняшний день в селекции устойчивых сортов использовали только два гена устойчивости к киле, и их эффективность была нарушена в результате появления новых вирулентных изолятов Pb.

В этом исследовании недавно идентифицированный ген устойчивости WTS придает устойчивость ко всем испытанным изолятам Pb, включая штаммы, вирулентные по отношению к существующим устойчивым сортам рапса. 

Таким образом, WTS представляет собой ген устойчивости широкого спектра и обладает большим потенциалом для выведения устойчивости сельскохозяйственных культур к заболеваниям килы.

WTS не экспрессируется в отсутствие возбудителя. Однако при заражении Pb WTS сильно индуцируется исключительно в перицикле, критическом слое корневых клеток, окружающих стелу. Стела представляет собой цилиндрическую центральную сосудистую часть корня, содержащую важные ткани, включая ксилему и флоэму, которые необходимы для транспорта питательных веществ и воды.

У восприимчивых растений Pb проникает в стелу и колонизирует ее, блокируя транспорт жизненно важных ресурсов. 

Экспрессия WTS в перицикле активирует защитные силы растений и предотвращает колонизацию стелы Pb. Таким образом, WTS определяется как защитный механизм, который активируется в нужном месте и в нужное время для обеспечения нормального роста и развития растений.

Кроме того, WTS кодирует новый белок, что показал структурный анализ: WTS самособирается в ранее неизвестную пентамерную архитектуру с центральной порой.

Ученые также выяснили, что белковый комплекс WTS функционирует как локализованный в эндоплазматическом ретикулуме канал высвобождения кальция, что способствует увеличивает содержание ионов кальция в цитозоле и является важным вторичным сигналом для активации защитных сил растений.

Перспективный ген для создания рапса с устойчивостью к киле нашли китайские ученые

WTS кодирует ER-локализованный канал высвобождения Ca 2+, запуская иммунный ответ для защиты стелы от инвазии P.brassicae. Автор изображения: Ченг Ханъюань.

Интригующие механизмы устойчивости к болезням, обнаруженные исследователями, представляют собой новую парадигму иммунитета растений против почвенных патогенов. 

Клонированный ген WTS дает новую надежду на выведение культур Brassica, устойчивых к разрушительной болезни, с которой иначе трудно бороться.

(Источник: Chinese Academy of Sciences). 

agroxxi.ru