_ Cercetătorii descoperă variații naturale în sălbăticie grâu de căcnire pentru rezistența la boli cu spectru larg

Grâul de pâine este una dintre cele mai importante culturi de bază pentru milioane de oameni și se pare că este cea mai mare cereală cultivată și comercializată la nivel mondial. Grâul de pâine este o specie hexaploidă cu trei subgenoame (2n = 6x = 42, AABBDD) care a suferit două evenimente separate de alopoliploidizare și domesticire.

Din cauza efectelor de blocaj, grâul modern suferă de o diversitate genetică extrem de scăzută, care a condus la eroziune genetică și a crescut susceptibilitatea și vulnerabilitatea la stresul mediului, dăunători și boli. Grâul emmer sălbatic, Triticum dicoccoides, (2n = 4x = 28, AABB), este strămoșul sălbatic direct atât al grâului dur, cât și al grâului de pâine, oferind o nouă variație naturală pentru îmbunătățirea modernă a grâului.

Cercetătorii de la Institutul de Genetica și biologia dezvoltării (IGDB) a Academiei Chineze de Științe au făcut progrese în clonarea unei gene de rezistență la făinare cu spectru larg, Pm36, care codifică o nouă kinază tandem cu un domeniu transmembranar (WTK7-TM) care provine din grâul emmer sălbatic.

Rezultatele au fost publicate online în Nature Communications pe 10 aprilie.

Pm36 a fost identificat pentru prima dată din liniile de introgresie încrucișată de grâu dur sălbatic și cartografiat la brațul cromozomului 5BL de către oamenii de știință de la Universitatea din Bari, Italia, utilizând polimorfismul amplificat de lungime a fragmentului, repetarea simplă a secvenței (SSR) și producători derivați de etichete de secvență exprimată (EST).

Oamenii de știință de la Universitatea Agricolă din China au dezvoltat rezistența la mucegaiul pudră, încrucișarea inversă a grâului comun cu escuc sălbatic. linia de introgresiune în aproximativ aceeași perioadă de timp și a cartografiat fin aceeași genă folosind SSR polimorfic, secvență derivată din EST etichetat markeri de site prin efectuarea unei analize genomice comparative.

În acest studiu, pentru a clona Pm36, o segregare mai mare populația constând din 31.786 de gameți a fost folosită pentru a mapa Pm36 într-un interval genomic mic, care conține doar patru gene de înaltă încredere, conform secvențelor de referință disponibile ale genomului de grâu și rudele sale sălbatice. Cu toate acestea, nici una dintre aceste gene nu s-a dovedit a fi Pm36 după ce cele două gene exprimate în acest interval au fost introduse separat în soiul de grâu foarte susceptibil Fielder prin transformarea mediată de Agrobacterium pentru caracterizarea funcțională.

Cercetătorii s-au întrebat apoi dacă aceasta a fost o variație a structurii genomice a regiunii genei Pm36. Profitând de costul redus al tehnologiei de secvențiere cu citire lungă PacBio SMRT, linia de introgresie 5BIL-29, care poartă Pm36, a fost secvențiată pentru a genera citiri HiFi și citiri Hi-C pentru asamblarea secvenței genomului. Un contig ptg000422 de 7,1 Mb care acoperă întregul interval de cartografiere fizică Pm36 (1,17 Mb) a fost capturat din genomul asamblat.

Nu este surprinzător, a fost găsită o inserție mare de secvență în regiunea fizică Pm36 care adăpostește șapte gene prezise suplimentare și o presupusă kinază tandem cu un domeniu transmembranar prezis (WTK7-TM) a fost confirmată în continuare ca gena Pm36.

Analiza variației haplotipice a arătat că Pm36 (WTK7-TM) a fost prezentat numai în pool-ul de gene emmer sălbatic din sud. . Absența Pm36 și a altor câteva gene clonate de rezistență la boli, cum ar fi Pm41, Yr15 și Yr36, în habitatele naturale ale grâului emmer sălbatic din sud-estul Turciei, unde se crede că grâul a fost domesticit, precum și în grâul tetraploid și hexaploid cultivat, a relevat. că aceste gene de rezistență la boli au fost lăsate în urmă în sălbăticie și nu au fost integrate în fondul genetic de grâu cultivat.

Majoritatea genelor clonate de rezistență la grâu codifică proteine ​​intracelulare de leucină bogate în leucină care leagă nucleotide. Kinaza tandem de grâu (WTK) a fost recent caracterizată ca o proteină de rezistență nouă la grâu și rudele sălbatice pentru multe tipuri de rezistență la boli, inclusiv rugina dungă, rugina tulpinii, rugina frunzelor, mucegaiul pudră și explozia de grâu.

Pm36/WTK7-TM a fost descoperit în grâul emmer sălbatic și s-a dovedit a fi rezistent la diverse izolate de Blumeria graminis f. sp. tritici. Pm36 a fost folosit pentru a dezvolta linii avansate de reproducere cu rezistență la spectru larg și potențial de randament ridicat pentru a asigura securitatea alimentară.

(Fluierul)