Генетический анализ устойчивости пшеницы к септориозу, вызываемому Septoria tritici и Septoria nodorum, с помощью полногеномного поиска ассоциаций

Введение: Септориоз пшеницы — заболевание глобального значения, занимающее второе место по значимости после ржавчинных болезней и приводящее к существенным потерям урожая. Создание устойчивых к септориозу сортов с помощью молекулярных методов — экономически выгодный и устойчивый способ борьбы с заболеванием.

Методы: Для выявления геномных областей, связанных с устойчивостью пшеницы к септориозу листьев, вызываемому Septoria tritici (STB), и септориозу, вызываемому Septoria nodorum (SNB), провели полногеномный поиск ассоциаций (GWAS) на панели из 191 генотипа яровой и озимой пшеницы. Генотипирование выполнили с помощью технологии DArTseq™, а фенотипирование — в естественных полевых условиях в течение трёх сезонов (2019–2020, 2020–2021 и 2021–2022) и в условиях искусственного заражения в поле в течение двух сезонов (2020–2021 и 2021–2022). Кроме того, панель фенотипировали в теплице: для STB использовали смесь пяти изолятов в одном эксперименте, а для SNB — четыре отдельных изолята и очищенный токсин в пяти независимых экспериментах.

Результаты и обсуждение: В ходе GWAS выявили девять ассоциаций «маркер—признак»: шесть — для разных изолятов в тепличных условиях, две — в естественных полевых условиях и одну — в условиях искусственного заражения в поле. Плейотропная ассоциация 100023665 на хромосоме 5B связана с устойчивостью к изоляту SNB Pn Sn2K_USA и очищенному токсину Pn ToxA_USA; она объясняла соответственно 30,73% и 46,94% фенотипической изменчивости. При анализе in silico выявлены важные кандидатные гены, относящиеся к надсемействам доменов, богатых лейцином повторов (LRR), и доменов сайтов связывания нуклеотидов (NBS), а также гены факторов транскрипции типа GRF с цинковыми пальцами, переносчиков калия, белков устойчивости к болезням, гидролаз нуклеозидтрифосфатов с P-петлёй, белков устойчивости к вирусу X и белков с доменом NB-ARC. Стабильные и крупные ассоциации «маркер—признак», связанные с предполагаемыми генами-кандидатами устойчивости к заболеванию, ценны для дальнейшей проверки и последующего использования в селекции пшеницы на устойчивость к септориозу.