Экологическая генетика системы «Bromus tectorum (Poaceae) — Ustilago bullata (Ustilaginaceae)»: роль частотно-зависимого отбора?

Предпосылки исследования: Эволюционные процессы, поддерживающие генетическое разнообразие растений, вероятно, включают отбор, обусловленный воздействием патогенов. Отрицательный частотно-зависимый отбор — один из механизмов сохранения полиморфизма устойчивости во взаимодействиях растений и патогенов. Мы изучили, действует ли такой отбор в системе «Bromus tectorum — Ustilago bullata». Для этой системы установлены отношения «ген на ген» между локусами устойчивости и авирулентности.

Методы: С помощью молекулярных маркеров и перекрёстных опытов по заражению мы выясняли, устойчивы ли SSR-генотипы хозяина к совместно встречающимся расам патогена, одинаков ли риск заболевания у генотипов хозяина в пределах популяции и происходят ли предсказанные изменения частот аллелей распространённого локуса устойчивости и соответствующего ему локуса авирулентности во время эпидемии.

Основные результаты: Пять из шести предполагаемых локусов устойчивости, обеспечивающих устойчивость к совместно встречающимся расам патогена, обнаруживались у распространённых SSR-генотипов хозяина. Внутри популяций некоторые распространённые генотипы заболевали чаще других; частоты генотипов в отдельные годы менялись в соответствии с предсказаниями частотно-зависимого отбора. Наблюдавшиеся во время эпидемии изменения частот аллелей устойчивости и вирулентности также поддерживали эту гипотезу, но убедительных доказательств получено не было.

Выводы: В этой системе частотно-зависимый отбор может действовать и при эндемическом уровне болезни, однако его трудно выявить, поскольку многие восприимчивые растения избегают заражения. Большинство изолятов патогена были вирулентны в отношении большинства генотипов хозяина, что снижало кажущуюся значимость частотно-зависимого отбора даже во время эпидемий.