Αποκάλυψη νέων μηχανισμών για την αντοχή στη σκουριά του σίτου

Οι ερευνητές κλωνοποίησαν τα γονίδια αντοχής στη σκουριά του σίτου Lr9 και Sr43 και εντόπισαν ότι κωδικοποιούν ασυνήθιστες πρωτεΐνες σύντηξης κινάσης. Η έρευνα, που δημοσιεύτηκε στο Nature Genetics, θα επιτρέψει νέες επιλογές για την αντιμετώπιση της αντοχής στις ασθένειες στο ψωμί του σίτου.

Κάθε χρόνο περίπου το 20% της παγκόσμιας παραγωγής σιταριού χάνεται από παράσιτα και ασθένειες, που ισοδυναμεί με 3.500 πλοία σιτηρών. Η αναπαραγωγή ανθεκτικών ποικιλιών είναι ένας από τους πιο οικονομικούς και φιλικούς προς το περιβάλλον τρόπους αντιμετώπισης του προβλήματος.

Οι άγριοι συγγενείς του σιταριού παρέχουν μια δεξαμενή γενετικής ποικιλότητας για τη βελτίωση της καλλιέργειας. Το γονίδιο αντοχής στη σκουριά των φύλλων Lr9, για παράδειγμα, εντοπίστηκε αρχικά σε ένα άγριο κατσικίσιο (Aegilops umbellulata). Σε ένα πρωτοποριακό πείραμα που διεξήχθη τη δεκαετία του 1950, ο Δρ. Ο Ernest Sears πέτυχε να μεταφέρει ένα μικροσκοπικό τμήμα Lr9 ενός χρωμοσώματος Aegilops στο ψωμί σιτάρι, αποδεικνύοντας ότι είναι δυνατό να διασταυρωθούν σταθερά μικρά τμήματα χρωμοσωμάτων από μακρινούς άγριους συγγενείς.

Σχεδόν το 40% των γονιδίων αντίστασης που βρίσκονται σήμερα στο ψωμί σιτάρι έχουν διασταυρωθεί σε σιτάρι από άγριους συγγενείς τα τελευταία 60 χρόνια. Οι ποικιλίες σίτου που έφεραν Lr9 κυκλοφόρησαν στα τέλη της δεκαετίας του 1960 και το Lr9 εξακολουθεί να είναι αποτελεσματικό σε πολλές περιοχές καλλιέργειας σιταριού. Ωστόσο, αυτός ο τύπος αναπαραγωγής μπορεί να οδηγήσει σε συν-εισαγωγή δυσμενών εκδοχών άλλων γονιδίων από το άγριο συγγενή, γνωστά ως «σύνδεση έλξης».

Ο ερευνητής του KAUST, Yajun Wang, χρησιμοποίησε μακροχρόνια αλληλουχία για την αλληλουχία των γονιδιωμάτων μιας ποικιλίας σιταριού ψωμιού που περιέχει Lr9 και Ae. ομπρέλα Η σύγκριση των δύο γονιδιωμάτων επέτρεψε την πλήρη ανακατασκευή αυτής της ιστορικής μετατόπισης. "Βρήκαμε ότι το Lr9 είχε εισαχθεί στο σιτάρι μαζί με περίπου 536 άλλα γονίδια από το Aegilops umbellulata. Επιπλέον, η διαδικασία οδήγησε στη διαγραφή ενός μικρού τμήματος του γονιδιώματος του σιταριού που περιέχει 87 γονίδια", λέει ο Wang.

Παρόμοια με το Lr9, το γονίδιο αντοχής στη σκουριά στελέχους Sr43 προήλθε από το άγριο ψηλό σιταρόχορτο (Thinopyrum elongatum).

Δύο ομάδες με επικεφαλής τον Simon Krattinger και τον Brande Wulff κλωνοποίησαν τα Lr9 και Sr43, αντίστοιχα, δημιουργώντας μεταλλαγμένα και συγκρίνοντας την αλληλουχία τους με τα γονιδιώματα των γονιών.