Научный взгляд: генетика в борьбе с разрушительной болезнью пшеницы

Фузариоз зерновых культур (Fusarium head blight, FHB), вызываемый грибным патогеном Fusarium graminearum (Gibberella zeae), является разрушительной болезнью пшеницы, ржи и ячменя. FHB может привести к значительным экономическим потерям: так, в разные годы было отмечено снижение урожая от 20 до 100%, качество зерна при этом значительно ухудшалось. Зараженные колосья вскоре после заражения проявляют симптомы преждевременного обесцвечивания. Гриб вырабатывает микотоксин, известный как дезоксиниваленол, который даже в низких концентрациях представляет значительную угрозу для здоровья домашних животных и человека.

Отмечено, что некоторые виды пшеницы устойчивы к фузариозу зерновых культур благодаря действию гена TaHRC в локусе Fhb1, но до сих пор было неизвестно, как этот ген функционирует в клетках пшеницы.

Группа ученых установила, что ген TaHRC работает в ядре клеток пшеницы и может либо повышать, либо понижать восприимчивость растений к FHB. Таким образом, существует два варианта TaHRC, которые оказывают противоположное влияние на конденсацию определенного белкового комплекса в ядре. При конденсации комплекс приводит к восприимчивости к болезни, в то время как при диффузии он обеспечивает устойчивость.

В последние годы Fusarium head blight нанес значительный ущерб производству пшеницы в Австралии: в сезоне 2022 года потери урожая составили до 100%. Все австралийские сорта твердой пшеницы очень восприимчивы к FHB, но неизвестно, какой уровень устойчивости существует у сортов мягкой пшеницы.

С 1970-х годов во всем мире отмечается рост случаев этой болезни, а изменение климата расширило распространение фитопатогена.

Результаты исследований открывают перспективы для разработки новых и усовершенствованных форм устойчивости к фузариозу зерновых культур. Понимая основные механизмы, выходящие за рамки локуса Fhb1, ученые смогут разработать инновационные стратегии селекции для диверсификации источников устойчивости.

Болезни пшеницы являются лимитирующим фактором при экспорте данной культуры. Изучением и разработкой методов диагностики опасных фитопатогенов пшеницы занимаются в научных подразделениях Всероссийского центра карантина растений Россельхознадзора (ФГБУ «ВНИИКР»), в дальнейшем разработки применяют в аккредитованных лабораториях ведомства.

Источник: Yi He et al, A phase-separated protein hub modulates resistance to Fusarium head blight in wheat, Cell Host & Microbe (2024). DOI: 10.1016/j.chom.2024.04.002