Распространение экзотических и агрессивных штаммов грибов представляет собой серьёзную угрозу для производства пшеницы в Великобритании, такая информация опубликована в журнале «Геном биологии».
В этом исследовании использовалась новая техника наблюдения, которая может быть применена на международном уровне и реагировать на распространение широкого спектра болезней растений.
Пшеница является критическим продуктом, который обеспечивает 20 % калорий и более 25 % белка в глобальном масштабе, потребляемым человеком. «Желтая ржавчина» вызывается грибком Puccinia striiformis f. sp. tritici (PST), который является одним из основных заболеваний культуры и имеет широкое распространение в различных крупных мировых регионах возделывания пшеницы. Инфекции, вызванные этим грибком, ведут к значительному уменьшению как качества зерна, так и урожайности, а иногда приводят к потере всего урожая. Новые штаммы гриба, как выяснилось в последнее время, уже приспособились к более высокой температуре, более агрессивны, и способны преодолеть многие из основных оборонительных генов в пшенице.
Ведущие авторы исследования: Диана Сандерс, Джон Иннес из Аналитического Центра генома пшеницы (TGAC) в Великобритании утверждают: «Повышение вирулентности, глобализация и изменение климата продолжают увеличивать масштабы и частоту возникающих болезней растений и угрожают глобальной продовольственной безопасности».
Они уверены, их исследование показывает, что в Великобритании на пшенице уже есть зарождающиеся штаммы грибковой плесени, которые могут быть результатом притока более экзотических и агрессивных видов грибов, которые вытесняют предыдущие популяции.
Продолжая использовать новые методы наблюдения, по мнению ученых, не только возможно отслеживать и реагировать на существующие угрозы появления ржавчины пшеницы, но эти технологии также несут в себе возможность для отслеживания других патогенов растений, в том числе приводящих к ее отмиранию. Исследователи изучили генетический материал 39 PST‑инфицированных образцов пшеницы, собранных в 17 регионах Британии.
Сравнивая ДНК новых видов грибков с генетической информацией о ранее распространенных видов, они выяснили, что имело быстрое и резкое распространение PST-инфекции, может иметь серьезные последствия для производства пшеницы в Великобритании.
В 2013 образцы PST-грибков показали большую генетическую изменчивость и видовое разнообразие, отражая эволюционный потенциал этого возбудителя в Великобритании, который может повысить их способность преодолевать устойчивость к болезням пшеницы.
Из образцов, выбранных для анализа, 11 были генетически похожи на штамм PST под названием «Воин». Этот штамм появился в 2011 году и сегодня представляет собой серьезную угрозу для европейской пшеницы из-за своей токсичности для ранее устойчивых сортов. Это означает, что многочисленные виды PST-грибов, содержащие штаммы вида «Воин» теперь распространены по всей Великобритании.
Новый метод диагностики, который получил название «полевая патогеномика», должен применяться уже на международном уровне, чтобы реагировать на распространение широкого спектра болезней растений. При быстром выявлении генетического состава гриба на основе проб на местах, методика может подтвердить вспышки заболеваний на конкретных сортах пшеницы, и предоставляет эффективные средства для подтверждения того факта, что ранее устойчивые сорта пшеницы были подвержены вирулентным штаммам возбудителя, что в отличие от существующих методов, которые могут быть достаточно длительным и дорогостоящими, может только по одному образцу определить все возможные грибковые болезни пшеницы.
Сбор и анализ данных занял несколько месяцев для того, чтобы произвести анализ проб, что демонстрирует потенциал метода для уменьшения времени исследований и преобразования существующей системы эпиднадзора за болезнями растений. Такая подробная информация не только способна выявить болезни, но и дать точный прогноз для ведения сельскохозяйственного производстваа.
BioMed Central
