Ученые Федерального исследовательского центра «Всероссийский институт генетических ресурсов растений имени Н.И. Вавилова» (ВИР им. Н.И. Вавилова) выяснили, что высокое разнообразие образцов ячменя, различающихся по устойчивости к обыкновенной злаковой тле Schizaphis graminum Rondani, находится в странах Восточной Азии – одного из основных центров происхождения культурного ячменя.
Для справки.
Злаковая тля — опасный вредитель ячменя и других зерновых культур на юге России. В процессе питания тли вызывают изменения метаболизма растения, аналогичные последствиям засухи. Даже при относительно низкой численности популяции насекомых можно наблюдать значительную потерю урожая. Эффективный и экологически безопасный способ борьбы с вредителем — возделывание сортов злаковых культур, устойчивых к тле. Такую устойчивость растениям обеспечивают гены, которыми обладают местные и стародавние сорта ячменя из регионов происхождения этой культуры — в том числе из стран Восточной Азии.
Сотрудники отдела генетики ВИР имени Н.И. Вавилова провели скрининг 778 образцов ячменя из стран Восточной Азии, большая часть которых была собрана во время первых ВИРовских экспедиций в 1920-х годы. С тех пор образцы сохранялись в Вавиловской коллекции в ВИРе. У 40 образцов удалось выявить высокий уровень устойчивости к злаковой тле. Большую часть выделенных форм составляют староместные сорта из Китая. Из гетерогенных по устойчивости образцов отобрано 11 линий. Одна из линий, характеризующаяся высоким уровнем устойчивости к популяции тли, уже может быть использована непосредственно в селекционных программах.
В результате работы также удалось обнаружить, что выделенные линии, помимо генов с явно выраженным фенотипическим проявлением, имеют также слабовыраженные гены устойчивости к злаковой тле, которые проявляются в случаях утраты эффективности основного гена.
«Гены со слабым фенотипическим проявлением обеспечивают невысокий уровень устойчивости к вредителям. Он включается в тех случаях, когда вирулентные генотипы тли, способные причинять ущерб растениям ячменя, количественно преобладают в популяции и преодолевают гены, обеспечивающие отчетливо выраженную устойчивость», – рассказывает ведущий научный сотрудник отдела генетики ВИР имени Н.И. Вавилова Ирина Анисимова.
Для оценки образцов ученые использовали краснодарскую популяцию тли, причем исследования шли с разницей почти в 20 лет – сначала в 2002–2004 гг., затем в 2021 году. При повторном изучении ученые наблюдали, что результаты совпали не для всех образцов ячменя, что можно объяснить изменением структуры популяции насекомого.
Ученые планируют продолжить пристальное изучение староместных сортов ячменя, собранных в ходе первых экспедиций Николая Вавилова и его соратников. По результатам исследований ВИРовцы традиционно публикуют рекомендации, которые способствуют расширению разнообразия возделываемых в России сортов ячменя по устойчивости к такому опасному вредителю, как злаковая тля.
Напомним, что сотрудники отдела генетики ВИР имени Н.И. Вавилова традиционно проводят анализ генетического разнообразия основных зерновых культур (пшеница, ячмень, овес, сорго) по устойчивости к тлям. В 2022г. в журнале Plants они обобщили имеющуюся информацию о проявлении и генетическом контроле устойчивости к этому вредителю и предложили стратегии рационального использования генетических ресурсов зерновых культур в селекции.
Подробнее об устойчивости староместных сортов ячменя к злаковой тле: Evgeny E. Radchenko, Renat A. Abdullaev, Daria E. Akimova, Irina N. Anisimova, «Genetic Diversity of Barley Accessions from East Asia for Greenbug Resistance», Plants (2023), DOI: 10.3390/plants12223797
Фотография: отдел генетики ВИР имени Н.И. Вавилова.