В кукурузе найдена основа генетической резистентности к вредителям
По данным Иллинойсского университета, западные кукурузные корневые жуки могут уничтожить кукурузные поля и лишить фермеров прибыли, жуки перестали реагировать на инсектициды, а также гибриды генетически модифицированной кукурузы, предназначенные для борьбы с насекомыми.
Однако есть надежда. В новом исследовании исследователи из Иллинойсского университета обнаружили генетическую основу резистентности к западному кукурузному корневому жуку, проложив путь для развития гибридов не генетически модифицированной кукурузы, которая может противостоять вредителям.
«Наши предыдущие исследования показали, что в элитных гибридах, выращиваемых большинством фермеров на Среднем Западе, нет присущего сопротивления», сказал Мартин Бон, исследователь кукурузы из отдела сельскохозяйственных наук Иллинойсского университета. «Мы хотим улучшить резистентность кукурузы к западному кукурузному корневому жуку, не используя трансгены».
Исследование было выполнена в рамках крупного многолетнего проекта под названием «Зародышевое расширение кукурузы» (GEM), целью которого является диверсификация инструментов, доступных для кукурузных производителей путем использования генетических ресурсов кукурузы со всего мира.
«Некоторые из моих коллег рассматривают линии, которые дают высокую урожайность, а некоторые изучают пищевые характеристики. Мы проводили скрининг на устойчивость к насекомым. Было не так много, но мы это нашли. Мы должны были изучить линии из Аргентины, Бразилии и Карибских островов, чтобы найти это», сказал Бон.
Устойчивым кукурузным линиям нельзя просто так дать волю в США. Во-первых, растения массивны по сравнению с элитными гибридами, которые западные фермеры используются для выращивания. Они также адаптированы к очень различным средам и не цветут в нужное время, чтобы дать достаточный урожай.
Путем скрещивания экзотических и элитных линий, GEM создала растения, содержащие четвертую часть генов экзотических растений. В заявлении говорилось, что некоторые из этих линий остаются многообещающими, что касается их уровня сопротивления.
Тем не менее, команда все еще не знала, почему новые линии были устойчивыми. «Какова генетическая основа устойчивости? Если вы обнаружите это, то вы сможете экранировать другие экзотические материалы для гораздо более эффективного сопротивления с более целенаправленным подходом», пояснил Бон.
Исследователи не нашли ген резистентности. По словам Бона, черта, вероятно, слишком сложна, чтобы она сводилась к одному гену, но группа, используя метод известный как картирование QTL, идентифицировала области генома, которые, по-видимому, способствуют резистентности.
«Когда мы смотрим на другие гены в этих областях, одной из общих черт является биосинтез аскорбиновой кислоты», сказал Бон. Другими словами, одним из механизмов, объясняющих устойчивость к западным кукурузным корневым жукам, может быть производство в растениях аскорбиновой кислоты. Путем синтеза аскорбиновой кислоты получаются свободные радикалы, которые вредят насекомым, поедающим растения.
В результате анализа появился еще один набор генов, которые могут быть задействованы в устойчивости, но это немного сложнее. Когда личинки западного кукурузного корневого жука кормятся корнями, некоторые кукурузные растения выпускают соединение в почву, которое вынуждает нематод нападать на личинки. Второй набор генов, по-видимому, связан с производством соединений, которые привлекают этих нематод.
«Это очень важно, потому что растения не могут изменить свое место и отправиться куда-то еще, поэтому им нужно использовать другие механизмы для собственной защиты», сказал Бон.
Полученные результаты являются первым шагом к внедрению механизмов резистентности в новые элитные гибриды, но для этого требуется проведение гораздо большего количества исследований. Бон предупредил, что уровень устойчивости, обнаруженный в исследовании, не соответствует силе устойчивости ГМО-кукурузы к насекомым, по крайней мере, пока.
«Идея заключается в том, что зная, где расположены гены с этими небольшими эффектами можно было бы их сгруппировать в один общий генетический фон. Если мы сможем накопить эти гены, со временем мы сможем повысить уровень устойчивости, чтобы фермеры могли выращивать эти культуры».
Исследование: academic.oup.com/jee/advance-article-abstract/doi/10.1093/jee/tox310/4708313?redirectedFrom=fulltext
