Ученые обнаружили ген, который может сделать сою устойчивой к фитофторозной корневой гнили — болезни, угрожающей урожаям. Это открытие может значительно повысить устойчивость культуры и снизить потери фермеров.
Фитофторозная корневая гниль, вызываемая патогеном P. sojae, способна поражать сою на всех стадиях роста. На ранних этапах болезнь приводит к гниению семян и всходов, а на поздних — к корневой гнили, увяданию и гибели растений. Патоген обладает высоким разнообразием патотипов и может сохраняться в почве длительное время, что делает его особенно опасным.
Китайские исследователи изучили ген GmHIR1, отвечающий за клеточный иммунитет сои. С помощью молекулярных технологий они создали две группы растений: с гиперэкспрессией гена и нокаут-мутанты, у которых ген был удален с помощью CRISPR/Cas9. В качестве основы использовали сорт Williams 82, который часто применяется в исследованиях благодаря своему полностью расшифрованному геному и устойчивости к болезням.
Эксперименты показали, что растения с гиперэкспрессией гена GmHIR1 демонстрировали меньшие поражения, меньшее накопление патогена и более слабые сигналы окрашивания. В то же время мутанты без этого гена имели более крупные поражения, высокую биомассу патогена и повышенную гибель клеток. Это подтвердило, что ген GmHIR1 является ключевым регулятором иммунитета сои.
Транскриптомный и протеомный анализы показали, что усиленный ген GmHIR1 запускает каскад защитных реакций. Он активирует кальциевые сигнальные пути, включает ферменты пероксидазы, контролирующие окислительный стресс, и ускоряет метаболизм флавоноидов и фенилпропаноидов. Эти соединения работают как естественные антибиотики и фунгициды, отравляя гриб и укрепляя стенки здоровых клеток.
Открытие гена GmHIR1 предоставляет селекционерам точный генный кандидат для создания устойчивых сортов сои, что может значительно повысить устойчивость культуры и снизить потери фермеров.
