Разработка нового и высокоурожайного сорта сои, устойчивой к гербицидам, с использованием мутагена этилметансульфоната, но без ГМ-технологий, дает соевому сектору козырь в борьбе с сорняками
Группой турецких ученых получен соевый мутант AntSoy, который представляет собой комбинацию ранее идентифицированных и новых мутаций гена AHAS на chr 4 в сое, сообщают Рустем Устун и Бюлент Узун (Кафедра полевых культур, Факультет сельского хозяйства, Университет Акдениз, Анталия, Турция) в статье, опубликованной в журнале Agriculture 2023 на портале MDPI.
«Этот новый мутант может стать источником устойчивости к сульфонилмочевинным гербицидам, не связанной с ГМО, что принесет пользу как селекционерам, так и исследователям, - пишут авторы. - С коммерческой точки зрения, это может принести пользу фермерам, не только обеспечивая защиту от переноса сульфонилмочевины в программе севооборота, но также позволяя применять новый способ действия химии в сезон для борьбы с другим спектром сорняков. В частности, в регионах выращивания сои, где не разрешены посадки ГМО, AntSoy может предоставить фермерам уникальную ценность.
Соя - одна из основных масличных культур, важный источник пищи для человека и животных из-за высокого содержания белка, а также незаменимых аминокислот и жирных кислот. Кроме того, соевые бобы способствуют повышению плодородия почвы за счет фиксации азота с помощью симбиотических корневых бактерий. При этом, по подсчетам ученых, потери мирового производства сои из-за сорняков колеблются в диапазоне от 37 до 52 процентов. И хотя химпрополка часто критикуется, применение гербицидов по-прежнему считается самым эффективным методом контроля сорняков во всем мире, начиная с с 1940-х годов.
Применение гербицидов в предыдущем вегетационном периоде может вызвать проблемы у разных видов растений и систем двойной культуры. Например, гербициды, ингибирующие ALS, широко используются для борьбы с сорняками на пшенице, включая мезосульфурон, хлорсульфурон в сочетании с метсульфуроном, пирокссулам и пропоксикарбазон.
Ацетолактатсинтаза (ALS), также известная как AHAS, является ферментом, ответственным за биосинтез аминокислот с разветвленной цепью (валин, лейцин и изолейцин).
Некоторые исследования показали, что хлорсульфурон, примененный к пшенице, вызывает снижение урожайности сои второго урожая после пшеницы. В основном это связано с чувствительностью сои к этому и упомянутым выше гербицидам. Выведение сортов сои, устойчивых к некоторым из этих гербицидов, позволит не снижать урожайность сои, высаженной после зерновых, и предотвратить переходящие гербицидные травмы.
Для большинства важных сельхозкультур (пшеница, рапс, кукуруза, подсолнечник) устойчивость к гербицидам, ингибирующим AHAS, достигалась аминокислотными изменениями в гене AHAS.
У сои хромосомы (chr) 4, 6, 13 и 15 содержат ген AHAS. Исследование показало, что ген Als 1, расположенный на chr 4, проявляет устойчивость к гербицидам SU из-за изменения аминокислот (Pro197) в этом гене.
Цели этой работы состояли в том, чтобы (i) разработать устойчивые к хлорсульфурону (группа SU) мутанты сои посредством мутагенеза EMS; (ii) подтвердить устойчивость в полевых и тепличных условиях; (iii) определить точки мутации в гене AHAS, которые придают устойчивость к SU; (iv) определить агрономический потенциал мутантной линии.
Десять тысяч семян сои сорта Арисой предварительно замачивали в водопроводной воде на два часа, а затем на девять часов замачивали в 0,1% растворе мутагена, после промывали водопроводной водой в течение трех часов. Все обработанные семена вместе с диким типом в качестве контроля (без обработки) были высеяны на экспериментальном поле Университета Акдениз в Анталии, Турция, в 2018 году. 4 150 растений M 1 были собраны для создания трехсот тысяч семян M 2 для следующего посева.
Ряд прикладных растворов для обработки делали с использованием 10% а.и. хлорсульфурона. Каждая норма применялась в трех повторностях ручным опрыскиванием, когда растения достигли стадии V2–V3. Подходящая доза для отбора устойчивости к гербицидам определялась как наименьшая доза, при которой все растения погибали.
В популяции М 2, оцененной в полевых и тепличных условиях, был отобран единственный устойчивый мутант. Области гена AHAS потомства устойчивого к гербицидам мутанта были картированы и определены нуклеотидные изменения, придающие устойчивость к гербицидам.
Анализ последовательности гена AHAS показал, что обнаружены три замены нуклеотидов, такие как 407 (C/T), 532 (C/T) и 1790 (C/T). Изменения Pro197Ser были общими для всех потомков, в то время как остальные были разнообразны. Растения дикого типа и мутантные растения сравнивали по урожайности семян, количеству стручков на растении, высоте стебля до первого стручка, массе 1000 семян и количеству дней физиологической зрелости в течение двух последующих лет. Статистической разницы между мутантным и диким типами по урожайности семян и ее компонентам обнаружено не было.
Агрономические данные показали, что химический мутаген обеспечивает устойчивость целевых участков к сульфонилмочевине без компромисса между компонентами урожайности и устойчивостью.
Таким образом, мутант AntSoy представляет собой комбинацию ранее идентифицированных и новых мутаций гена AHAS на chr 4 в Glycine max L. Этот новый мутант может стать источником устойчивости к сульфонилмочевинным гербицидам, не связанной с ГМО, что принесет пользу как селекционерам, так и фермерам».
По статье группы авторов (Рустем Устун, Бюлент Узун), опубликованной на портале www.mdpi.com.
Фото: Рустем Устун, Бюлент Узун. На фото вы видите: (а) через 15 дней после применения гербицида восприимчивое (высушенные растения впереди) и устойчивое растение (без симптомов); (б) через 30 дней после применения гербицида восприимчивое (более высохшее) и устойчивое растение (все еще нет симптомов).
Интересна тема? Подпишитесь на персональные новости в ДЗЕН | Pulse.Mail.ru | VK.Новости.