Vědci odhalili tajemství vzniku „zabijáka“ pšenice Ug99
9.12.2019 |
Vědci z australské národní vědecké agentury CSIRO (Commonwealth Scientific and Industrial Research) společně s kolegy z USA a Afriky odhalili původ nejnebezpečnějšího kmene obilného patogenu Puccinia graminis f. sp. Tritici Ug99 (pojmenovaného podle objevu v Ugandě roku 1999), který je původcem rzi pšeničné a výrazně ohrožuje globální potravinovou bezpečnost. Podařilo se jim vyřešit dvacet let starou záhadu vzniku tohoto kmene a o výsledky svého bádání se podělili v publikaci zveřejněné v Nature Communications.
Rez pšeničná se projevuje okrově hnědými až rezavě červenými útvary uvolňujícími endospory na listech pšenice, a to především v hlavním období sklizně, tedy v letních měsících. Toto onemocnění se objevuje téměř ve všech oblastech, v nichž je pšenice pěstována, a jeho vlivem dochází ke snížení výnosu i kvality sklizených zrn.
List napadený rzí pšeničnou (foto ©Josef Pozděna)
Vědci si na začátku testování stanovili dvě hypotézy vzniku kmene Ug99, s nimiž poté dále pracovali. První testovanou hypotézou byl vznik somatickou hybridizací, druhá hypotéza předpokládala vznik pohlavním procesem.
Dle výsledků studie se ukázala jako pravdivá první hypotéza, tedy že pšenici devastující hybridní kmen Ug99 vznikl fúzí různých kmenů Puccinia graminis procesem somatické hybridizace, při níž houby slučují své somatické buňky a vyměňují si vzájemně genetický materiál bez nutnosti proběhnutí pohlavního reprodukčního cyklu. Ve studii bylo prokázáno, že polovina genetického materiálu Ug99 pochází z jiného (staršího) kmenu P. graminis, který se v jižní Africe vyskytuje více než 100 let. Jeho výskyt byl ale zaznamenán také v Austrálii, čímž studie poukazuje na možnost hybridizace různých kmenů i v jiných částech světa a riziko vzniku zcela nových patogenních kmenů.
Komplexní analýza včetně analýzy příbuznosti DNA odhalila, že Ug99 sdílí jeden haploidní genotyp se starším kmenem P. graminis, a to bez rekombinace nebo přeskupení chromozomů. Důležitým závěrem výzkumu je tedy první jasný molekulární důkaz, že tento proces nepohlavní hybridizace v přírodě generuje nové kmeny a genetickou rozmanitost.
Znepokojivým zjištěním vyplývajícím ze závěrů studie je již zmíněná možnost výměny genetického materiálu s různými kmeny patogenů, a tedy vznik zcela nových škůdců, proti nimž nebude k dispozici účinná obrana. I přes pro nás ne příliš příznivý fakt je potřeba vidět i pozitivní stránky, kdy se díky těmto novým znalostem otevírají možnosti takové situace předvídat a bránit se jim.
Porozumění procesu vzniku nových kmenů umožňuje lépe odhadovat, k jakým změnám bude v budoucnu docházet a v rámci účinné obrany tak lépe stanovit, které geny rezistence mohou být šířeny v odrůdách pšenice pro poskytnutí dlouhodobé ochrany proti patogenům. Na této problematice již začala CSIRO začátkem tohoto roku pracovat ve spolupráci s University of Minnesota a nadací 2Blades.
Zdroje:
Li F, Upadhyaya N, Sperschneider J, Matny O, Nguyen-Phuc H, Mago R, Raley C, Miller ME, Silverstein KAT, Henningsen E, Hirsch CD, Visser B, Pretorius ZA, Steffenson B, Schwessinger B, Dodds PN, Figueroa M (2019). Emergence of the Ug99 lineage of the wheat stem rust pathogen through somatic hybridization. Nature Communications in press. DOI: 10.1038/s41467-019-12927-7
Zdroj obrázku:
https://www.agromanual.cz/cz/atlas/choroby/choroba/rez-psenicna