Naukowcy z Cornell odkryli nowy gen odporności na mączniaka rzekomego winogron, co daje przemysłowi winiarskiemu i winogronom nowe, potężne narzędzie do zwalczania tej wyniszczającej choroby.

„Spośród genów odporności na mączniaka rzekomego znalezionych dotychczas na świecie, ten jest jednym z najsilniejszych” – powiedział Lance Cadle-Davidson, adiunkt w School of Integrative Plant Science w College of Agriculture and Life Sciences oraz zakład badawczy patolog z Jednostki Badań nad Genetyką Winogron USDA w Genewie. „Odkrycie może pomóc hodowcom w opracowaniu bardziej odpornych odmian winogron”.

Wywoływana przez grzyba Plasmopara viticola mączniak rzekomy winogron (GDM) jest jedną z najbardziej szkodliwych chorób winogron we wschodnich Stanach Zjednoczonych. Grona winogron są bardzo podatne po zakończeniu kwitnienia winorośli, a infekcje późnym sezonem mogą powodować defoliację winorośli w momencie, gdy jagody próbują dojrzewać. Upośledza to dojrzewanie, zimotrwalosc i ostatecznie plon.

Odkrycie badawcze opisano w artykule „A Multitiered Haplotype Strategy to Enhance Phased Assembly and Fine Mapping of a Disease Resistance Locus”, opublikowanym w czasopiśmie „A Multitiered Haplotype Strategy to Enhance Phased Assembly and Fine Mapping of a Disease Resistance Locus”. Fizjologia roślin.

Głównymi autorami byli Cheng Zou, pracownik naukowy w Ośrodku Bioinformatyki w Cornell, Qi Sun, współdyrektor tego Ośrodka, Surya Sapkota, była badaczka ze stopniem doktora, a obecnie hodowca winogron w USDA i Cadle-Davidson.

Gen odkryto w winorośli znanej jako Vitis x doaniana, naturalnie występującej hybrydzie dwóch dzikich winorośli, obecnie utrzymywanej w repozytorium plazmy zarodkowej winogron USDA-ARS zlokalizowanego w Cornell AgriTech.

Cadle-Davidson zauważył, że roślina wydaje się być odporna na mączniaka rzekomego w terenie i zwrócił się do Centrum Bioinformatyki w celu dalszych badań.

Dzięki trzyetapowemu procesowi opracowanemu w ramach multidyscyplinarnego projektu VitisGen2 skupiającego się na skróceniu czasu, wysiłku i kosztów związanych z opracowaniem winogron nowej generacji, placówce udało się znaleźć odpowiedzialny gen w ciągu zaledwie dwóch miesięcy.

Korzystając z mapowania genetycznego o niskiej rozdzielczości w dużej populacji hodowlanej, zespół zawęził potencjalnych kandydatów na geny do kilkuset genów. Następnie mapowanie rekombinantów w wysokiej rozdzielczości jeszcze bardziej zawęziło listę kandydatów na geny do kilkudziesięciu. Wreszcie, stosując etapowe składanie chromosomów rodzica Vitis x doaniana i analizę porównawczą alleli odpornych i wrażliwych, zidentyfikowano dokładną podstawę genetyczną odporności na mączniaka rzekomego.

„Jednym z najbardziej przełomowych elementów tych badań jest zastosowana strategia, ponieważ może ona zmienić zasady gry dla hodowców roślin specjalistycznych na całym świecie” – powiedział Sun. „Hodowcy mogliby wykorzystać ten proces do szybkiej i skutecznej identyfikacji genów w innych heterozygotycznych uprawach, takich jak jabłka”.

Jeśli chodzi o rozwój nowych odmian winogron, nowo odkryty gen może pomóc hodowcom w długoterminowej walce z GDM, ponieważ zmiany klimatyczne prowadzą do wzrostu liczby epidemii GDM na północnym wschodzie.

„Hodowcy powszechnie używają środków grzybobójczych do zwalczania GDM, ale GDM może ostatecznie wytworzyć odporność na środki grzybobójcze” – powiedział Bruce Reisch, hodowca winogron i emerytowany profesor ogrodnictwa w CALS. „Opracowanie nowych odmian winogron dla hodowców z różnorodnymi genami silnej odporności jest najlepszym rozwiązaniem”.

Typowa winnica vinifera na północnym wschodzie może wymagać ponad 12 oprysków środkami grzybobójczymi na mączniaka rzekomego, mączniaka prawdziwego i inne choroby.

„Gdyby hodowca produkował winogrona odporne na te choroby, liczba oprysków w winnicy mogłaby potencjalnie spaść do jednego do dwóch rocznie” – stwierdził Reisch. „Dzięki obecnym narzędziom istnieją nieograniczone możliwości opracowania nowych winogron zapewniających zarówno jakość, jak i odporność na choroby”.