Так называемая «дикая» или глициновая соя произрастает на Дальнем Востоке России, Японии, Корее и Восточном Китае. Используя выдающиеся свойства этого дикороса, ученые улучшили устойчивость новых сортов сои к опасному вредителю – соевой цистообразующей нематоде.

На протяжении десятилетий американские фермеры пытались победить соевую цистообразующую нематоду (SCN) на своих полях. Сегодня на рынке есть сорта сои с двумя основными источниками устойчивости к SCN: PI 88788 и «Пекин», при этом 95% сортов сои содержат устойчивость от источника PI 88788, которая со временем ослабевает.

Эндрю Скабу, доцент кафедры растениеводства и технологий Университета Миссури и эксперт по селекции соевых бобов, возглавляет проект, поддерживаемый американской Северо-Центральной программой исследований сои, для создания новых сортов с устойчивостью к нематоде.

Команда подходит к решению задачи с двух направлений: изучение генетического состава нематод и разработка соевых бобов, способных противостоять их атаке, с последующим тестированием в лабораториях, теплицах и на небольших полевых участках.

«Мы хотим лучше понимать особенности соевой цистообразующей нематоды и то, как она адаптируется к размножению на устойчивых сортах сои, — говорит Скабу.  - Мы также тестируем севообороты сортов сои, разрабатываем зародышевую плазму и сорта с новыми комбинациями генов устойчивости».

Термин «вирулентность» описывает способность нематод преодолевать резистентность растения сои. Ученые измеряют уровень вирулентности, подсчитывая количество самок нематод, развивающихся на устойчивом растении, и сравнивают с числом самок, образовавших цисты на восприимчивом сорте. Когда количество женских особей на устойчивом растении превышает порог в 10%, это указывает на то, что популяция SCN преодолевает устойчивость. Чем больше самок, тем более вирулентной является популяция SCN на устойчивом растении.

Полное  секвенирование генома соевой цистообразующей нематоды  — всей его генетической схемы — стало главным результатом этого проекта в 2018 году. Благодаря этому ученые теперь могут лучше идентифицировать гены нематоды, которые наделяют ее способностью преодолевать устойчивость растения сои.

Тем временем новые гены устойчивости сои обнаруживаются и включаются в программы селекции в рамках согласованных усилий нескольких научных сообществ. Так, недавно были выявлены гены PI 90763 и PI 437654, которые отсутствуют в пекинском источнике устойчивости. Это поможет бороться с наиболее вирулентными нематодами, которые побеждают пекинский сорт, при включении в селекцию.

Еще одна разработка – экспериментальные линии, которые несут новые генетические механизмы устойчивости, включая черты интродукции экзотических растений, например, дикой сои Glycine soja. В некоторых других исследованиях глициновую сою тестировали на придание устойчивости культурных сортов к тле и к условиям затопления полей, так что это растение считается ценным ресурсов в соевой селекции. 

Главное в данном исследовании - объединение генов устойчивости. Перспективные гены устойчивости включают Rhg1 из PI88788 или PI437654 (Hartwig), Rhg4 из PI437654, гены дикой сои G. soja, ген из PI437654 и несколько генов из PI567516C. 

Создано свыше 200 экспериментальных линий с новыми комбинациями этих генов устойчивости. Селекционеры растений и другие ученые во всем мире могут получить доступ к этой информации через «SCNBase.org», онлайн-портал, который отображает всю соответствующую генетическую информацию в удобной для пользователя форме.

Касательно севооборотов, команда чередует сорта PI 88788 и пекинского типа с новыми экспериментальными линиями, изменяя на микрографиках вирулентность нематод в четырехлетнем периоде. 

«Мы обнаружили значительное снижение плотности популяции нематод и меньшую вирулентность при ротации генетических способов действия по сравнению с тем, когда с течением времени использовались одни и те же устойчивые сорта. В итоге, мы предоставим фермерам обновленные рекомендации по севообороту и сорта с лучше устойчивостью к нематоде. С момента запуска проекта команда добилась многого, несколько созданных сортов проходят обкатку у фермеров, которые сотрудничают с учеными в рамках селекционных программ», - заключил Скабу.