Ученые нашли способ ускорить создание сортов кукурузы, способных самостоятельно противостоять болезням
Кукуруза – одна из важнейших зерновых культур в мире, однако различные болезни способны уничтожить до 80% урожая культуры. Учёные Института математики и естественных наук Кабардино-Балкарского государственного университета им. Х.М. Бербекова (КБГУ) нашли способ ускорить создание сортов кукурузы, способных самостоятельно противостоять болезням. О том, как генетики изучают ДНК растений и помогают аграриям получать экологически чистый урожай, рассказал завкафедрой биологии, геоэкологии и молекулярно-генетических основ живых систем КБГУ, кандидат биологических наук, доцент Анзор Паритов.
Что исследуют ученые?
Фузариозная гниль початков – настоящий бич для сельского хозяйства. Патоген заражает кукурузу, нанося серьезный экономический ущерб. Чтобы минимизировать обработку полей пестицидами, ученые КБГУ взялись за поиск генов, дающих кукурузе иммунитет к болезням, и селекцию устойчивых линий гибридов.
Селекция кукурузы на устойчивость к болезням – это сложный многоэтапный процесс. Наша задача – создать сорта, которые смогут противостоять патогенам с минимальными потерями. Это позволяет снизить применение химикатов и сделать производство более безопасным для природы,
- пояснил ученый.
Как проходит эксперимент?
Для исследования отобрали 16 линий кукурузы (поколение F6) и четыре контрольных сорта, среди которых был устойчивый образец С430 и восприимчивые стандарты. Задача ученых – понять, какие из этих линий унаследовали гены от устойчивого родителя. Для этого использовали метод ПЦР-анализа с тремя молекулярными маркерами.
ПЦР-анализ не позволяет “увидеть” сам ген устойчивости напрямую. Мы анализируем маркеры как индикаторы. Если у растения обнаруживается определенный участок маркера, значит, оно унаследовало нужный участок хромосомы от устойчивого предка,
- объяснил Анзор Паритов.
Что показали результаты анализа?
Из трех использованных маркеров два – UMC2059 и UMC2013 (они находятся на 10-й хромосоме) – не показали никаких различий между линиями. Третий маркер – SSR85 (на 3-й хромосоме) – сработал отлично. Он четко разделил линии на группы: одни несли «защитный» вариант (аллель «+»), другие – нет. Так, линия №14 оказалась полностью «чистой» по этому полезному аллелю, а линии №6 и №11 – смешанными (гетерозиготными).
Наличие аллеля “+” у устойчивого стандарта С430 и его четкое распределение в линиях F6 доказывает, что маркер SSR85 действительно находится в тесном сцеплении с целевым геном устойчивости. Это означает, что мы можем использовать его как надежный указатель при отборе будущих гибридов,
- прокомментировал ученый.
Однако исследователи столкнулись и с неожиданностью. По законам генетики, распределение аллелей у потомства должно было быть примерно равномерным (4:8:4 по классам). В реальности же получилось резкое искажение – 1:2:13.
Природа как бы “подсказывает” нам, что в этом районе хромосомы могут происходить какие-то процессы отбора. Возможно, некоторые комбинации генов снижают жизнеспособность пыльцы или зародышей. Это явление требует дальнейшего изучения, но на практике оно означает, что полагаться только на один маркер рискованно,
- отметил Анзор Паритов.
Что дальше?
Несмотря на загадку с искажением, маркер SSR85 уже доказал свою практическую ценность. По словам ученого, его можно использовать для ускоренной селекции, но только в сочетании с другими маркерами – например, на 2-й хромосоме, где тоже есть локус устойчивости.
Чтобы внедрять эти маркеры в реальную селекционную практику, нужно перестраховаться. Мы будем использовать “комбо-набор” маркеров, чтобы минимизировать ошибки, вызванные естественным кроссинговером (обменом участками хромосом). Только так мы сможем гарантировать, что созданный гибрид действительно будет защищен от фузариоза,
- заключил Анзор Паритов.
В вузе отметили, что разработки КБГУ приближают появление «умных» гибридов сельхозкультур, не требующих обилия химической защиты при выращивании. Гены, над которыми трудятся ученые Кабардино-Балкарии, уже сегодня закладывают фундамент для продовольственной безопасности будущего.