Ученые изучили пути распространения мучнистой росы в Европе

Европейские учёные нанесли на карту геномы сотен образцов гриба Blumeria graminis f.sp. tritici (Bgt), выяснив, как он распространяется, эволюционирует и обходит механизмы защиты, применяемые на полях.

В общей сложности было проанализировано 415 изолятов Bgt, собранных в период с 2022 по 2023 год в 22 странах. Результаты показывают, что в Северной Европе распространена одна общая популяция подвида гриба. На юге преобладают небольшие генетически обособленные локальные местные популяции. Это различие объясняется ветром.

Сравнивая генетические данные с климатическими и географическими закономерностями, исследователи подтвердили, что ветер является основным фактором распространения патогена. Воздушные массы способствуют перемещению спор на севере, где они преодолевают большие расстояния. На юге горные хребты и море препятствуют миграции, создавая изолированные популяции.

Также данные свидетельствуют о преобладающем движении с запада на восток по траектории, которая совпадает с преобладающими ветрами в регионе.

Геномные данные свидетельствуют о более широко распространенном половом размножении гриба, вопреки более ранним гипотезам. Этот факт увеличивает эволюционный потенциал патогена и его способность избегать генетического и химического контроля.

Ученые выявили генетические участки, которые обеспечиваю его устойчивость к фунгицидам. В качестве примера они приводят ген AvrPm17, который взаимодействует с белком устойчивости Pm17, введенным в европейскую пшеницу в начале 2000-х годов. Варианты AvrPm17, способные уклоняться от распознавания растением, уже существовали до внедрения Pm17. Новая мутация гриба, появившаяся совсем недавно, также ставит под сомнение эффективность этого гена.

Функциональные тесты подтвердили, что мутация, обнаруженная в аллеле H AvrPm17, полностью предотвращает активацию защиты растения. Этот новый вариант уже распространяется в некоторых регионах Северной Европы и Турции.

Другой эксперимент показал, что даже источники устойчивости, которые ещё не используются в коммерческих целях, могут быть скомпрометированы. Трансгенные линии, содержащие ген Pm3e, который никогда раньше не использовался в полевых условиях, были заражены европейскими изолятами в лаборатории. Три штамма из Швейцарии, Германии и Швеции преодолели устойчивость.

Раннее присутствие вирулентных вариантов объясняет, почему гены устойчивости недолговечны после внедрения. Если разнообразие патогена известно до его широкого распространения, селекционеры могут избежать инвестиций в решения, которые обречены на провал.

Команда исследователей предполагает, что новые стратегии борьбы с грибом должны учитывать региональное распространение его подвидов. В Северной Европе, где популяция однородна, решения о применении средств борьбы должны приниматься совместно несколькими странами. На юге, где подвиды изолированы, более эффективными могут быть локальные стратегии.