Новости

Генетика взаимоотношений с паразитами

18.01.2014

Из определения ВУ следует, что гены устойчивости могут обеспечивать непоражаемость растения одними расами и поражаемость другими. Параллельное изучение генетики устойчивости льна и генетики вирулентности его паразита Melampsora lini привели американского фитопатолога Флора к постулированию концепции, названной им «ген на ген». Результаты классических опытов Флора приведены в таблице 2.

Генетика взаимоотношений с паразитами

Как видно из данных, представленных в таблице, гетерозиготы хозяина и паразита (F1) соответственно устойчивы к обеим расам и авирулентны к обоим сортам; устойчивость и авирулентность управляются доминантными генами хозяина и паразита. Восприимчивость или вирулентность проявляются при наличии гомозиготных рецессивных аллелей доминантных генов устойчивости и авирулентности. Таким образом, у хозяина и паразита имеются «комплементарные» гены, взаимодействие продуктов которых определяет установление состояния устойчивости или восприимчивости растения к данной расе паразита. Устойчивое состояние возникает лишь в том случае, если взаимодействующие аллели растения и патогена доминантны; если же один взаимодействующий аллель или они оба находятся в гомозиготном рецессивном состоянии, растение восприимчиво. Отсюда следует, что гены вирулентности рецессивны, а гены устойчивости доминантны. Отношения растения и паразита, имеющих по одной паре взаимодействующих генов, можно записать в виде квадратной сетки (табл. 3).
Генетика взаимоотношений с паразитами

Теория «ген-на-ген» позволяет исследовать продукты генов устойчивости и вирулентности, определяющие, будет ли растение устойчивым (а паразит — авирулентным) или восприимчивым (а паразит — вирулентным). Сравнивая молекулярные различия двух растений по отношению к расе АА, можно изучать механизмы устойчивости растения, а сравнением молекулярных различий двух паразитов по отношению к сорту RR — механизмы вирулентности. Важнейшее условие для такого рода исследований — соответствующая подготовка растений и их паразитов. Нельзя изучать механизмы устойчивости к бурой ржавчине сравнением восприимчивого сорта мягкой пшеницы и устойчивого образца пшеницы Тимофеева, ибо эти разногеномные виды различаются огромным числом генов. Необходимо иметь две линии растений, которые различаются лишь аллельным состоянием одного гена устойчивости (изогенные линии). Раньше единственным способом создания таких линий было многократное бек- кроссирование (многократные повторные скрещивания восприимчивого сорта с носителем определенного R-гена), при которых гены устойчивого сорта постепенно замещаются генами восприимчивого. После каждого скрещивания необходимо заражение гибридов авирулентной для носителя данного гена расой паразита, чтобы сохранить ген, ради которого производятся скрещивания («не выплеснуть младенца вместе с грязной водой»). Работа эта длительная, многолетняя, причем благодаря сцеплению невозможно перенести только один ген в рекуррентный сорт (поэтому такие линии называют почти изогенными). Сейчас благодаря методам работы с рекомбинантной ДНК гены устойчивости многих растений можно клонировать и с помощью генно-инженерных приемов перенести в восприимчивое растение, создав истинно изогенные линии. Для получения изогенных линий паразита (вирулентной и авирулентной) часто авирулентный штамм подвергают мутагенной обработке. Поскольку авирулентность доминантна, часто возникающие рецессивные мутации в локусе авирулентности делают паразита вирулентным.
На основании данных, представленных в таблице 3, можно заключить, что продукты генов устойчивости (R-белки) настроены на узнавание выделяемых паразитами химических веществ, которые будут рассмотрены далее.


Имя:*
E-Mail:
Комментарий: