Wissenschaftler bekämpfen den Stammrost UG99, bevor er zur Bedrohung wird

Wissenschaftler bekämpfen den Stammrost UG99, bevor er zur Bedrohung wird

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Anonim

- Die Weizenzüchter und Pflanzenpathologen der Montana State University sind Teil der weltweiten Bemühungen, Weizensorten zu entwickeln, die gegen einen neuen Pilz resistent sind. UG99, eine Stammrost-Sorte, die erstmals in Afrika entdeckt wurde und langsam in Richtung der Vereinigten Staaten schleicht, könnte für die Weizenindustrie in Montana verheerende Folgen haben.

Wie andere Stängelrostarten infiziert UG99 den oberirdischen Teil des Weizens, wodurch weniger Sprosse und Samen produziert werden, und beeinträchtigt die Ernteerträge um 50-70 Prozent. In einigen Fällen führt der Rost zum Absterben der Pflanze. UG99 hat größere Ernteertragsverluste verursacht als andere Roste.

"Es wird einige Zeit dauern, bis der Rost hier ist, wenn überhaupt", sagte der Pflanzengenetiker und Pathologe Li Huang von der MSU. "Das heißt nicht, dass wir jetzt nichts dagegen unternehmen müssen. Wir möchten Teil der nationalen und internationalen Bemühungen zur Bekämpfung von Stammrost sein."

1999 wurde auf Weizen, der rostbeständig gezüchtet wurde, das heutige UG99 gefunden. Ein bestimmtes Gen, Sr31, war dafür verantwortlich, den Weizen rostfrei zu halten. Sr31 arbeitete und hielt Weizen auf der ganzen Welt frei von Stammrost, bis UG99 auf den Plan trat. UG99 wurde 2001 in Kenia und 2003 in Äthiopien beobachtet. Der Pilz hat sich seitdem in den Nahen Osten und nach Südostasien ausgebreitet und könnte sich auf der ganzen Welt ausbreiten.

"Wir sind in Montana weniger gefährdet, weil es trockener ist und die strengen Winter den Pilz abtöten. Wir wissen jedoch, dass die Bedrohung real ist, da wir in der Vergangenheit Episoden (von Rostinfektionen) hatten", sagte Phil Bruckner. MSU Winterweizenzüchter.

Huang hat einen dreiteiligen Plan, um Montana auf die Möglichkeit einer UG99-Infektion vorzubereiten. Zunächst untersucht sie Weizenlinien, die vom International Maize and Wheat Improvement Center bezogen wurden, und identifiziert Gene, die möglicherweise gegen UG99 resistent sind, sich jedoch von den bereits verwendeten unterscheiden. Gegen Rost resistente Weizenlinien werden an die USDA gesendet, die sie dann an einen Kindergarten in Kenia oder einen Quarantänekindergarten in Minnesota weiterleitet, um sie auf Resistenz zu testen.

Nachdem die Feldtests ein neues resistentes Gen ermittelt haben, wird Huang mit der Entwicklung eines Markers für die markergestützte Selektion beginnen. MAS ist eine molekulare Technik, die Marker verwendet, um interessierende Gene zu markieren, in diesem Fall um UG99-resistente Gene zu verfolgen. Der Marker ermöglicht es Huang und anderen Forschern, Weizen im Zustand und ohne vorhandenen Stammrost auf UG99-Resistenz zu testen.

Wenn sich herausstellt, dass ein Markergen eng mit einem neuen Stammrostresistenzgen verbunden ist, führt dies zum dritten Schritt: Einführung des neuen UG99-resistenten Gens in Montanas Weizensorten.

Huangs Zusammenarbeit mit MAS wird die Weizenkreuze von Bruckner und MSU-Frühjahrsweizenzüchter Luther Talbert leiten. Bruckner und Talbert kreieren bereits Kreuze, die möglicherweise UG99-resistent sind und dennoch die Eigenschaften aufweisen, die die Montana-Erzeuger benötigen, wie z. B. die Widerstandsfähigkeit gegen Weizenstängel-Sägeblätter und die Winterhärte. Beide haben Weizenlinien zum Testen nach Kenia geschickt, aber mit Hilfe eines Markers können sie schneller arbeiten, da sie ihre Linien nicht aus dem Land schicken müssen.

Die Wissenschaftler von MSU sind Teil einer größeren Anstrengung von Weizenzüchtern aus der ganzen Welt, die zusammenarbeiten, um zu verhindern, dass der UG99-Rost sein Sortiment erweitert, und um einen Sicherungsplan zu haben, falls der Pilz in die USA gelangt.
UG99 hat bereits zweimal mutiert und drei rostresistente Gene im Weizen überwunden - Sr31, Sr24 und Sr26. Eine weitere Mutation würde die Forscher wieder ans Reißbrett zurückschicken, um ein neues resistentes Gen zu finden.

Wie ein Grippevirus, das sich jedes Jahr neu erfindet und Wissenschaftler dazu bringt, einen neuen Impfstoff zu entwickeln, mutiert UG99 und hält die Forscher auf Trab, während sie versuchen, dem Rost einen Schritt voraus zu sein.

"Wir brauchen eine Vielzahl von Werkzeugen", fuhr Huang fort.

MSU-Wissenschaftler suchen nicht nur nach einem rostresistenten Gen, sondern auch nach einem Fungizid, das den Rost in dem unwahrscheinlichen Fall abtötet, dass er in Montana eintrifft, bevor ein Resistenzgen gefunden wird, oder um partiell resistente Sorten zu ergänzen. Die Pflanzenpathologin Mary Burrows startet nächsten Sommer einen einheitlichen Fungizidversuch (zusammen mit South Dakota und Indiana). Ein Fungizid ist auch für Landwirte nützlich, die sich für eine nicht resistente Sorte entscheiden.

"Wir hoffen, dass wir resistente Weizensorten und ein wirksames Fungizid zur Stammrostbekämpfung haben, bevor der Erreger hier ankommt", sagte Burrows.

Zur Verfügung gestellt von der Montana State University