Мутация гена sdhB: пыльная головня ячменя выработала иммунитет к фунгицидам класса SDHI

Генетический сдвиг в популяциях патогена Ustilago nuda привёл к потере эффективности некоторых системных протравителей семян и поставил под угрозу рентабельность возделывания интенсивных сортов ячменя в Австралии.

Департамент первичной индустрии и регионального развития Западной Австралии (Department of Primary Industries and Regional Development, DPIRD) совместно с Центром управления болезнями сельскохозяйственных культур обнародовал результаты полевых исследований.

Учёные официально подтвердили появление рас опасного грибного заболевания — пыльной головни ячменя, которые больше не контролируются популярными фунгицидами из группы ингибиторов сукцинатдегидрогеназы. Этот класс препаратов, известный в международной классификации FRAC как код 7, долгое время оставался золотым стандартом защиты семенного материала, однако точечные мутации в организме патогена начали обесценивать многомиллионные инвестиции аграриев в химическую безопасность посевов.

С точки зрения молекулярной биологии и биохимии фунгициды класса SDHI блокируют ключевой этап клеточного дыхания гриба. Их мишенью является ферментативный комплекс II в дыхательной цепи митохондрий, также известный как сукцинатдегидрогеназа.

Этот комплекс состоит из четырёх субъединиц, кодируемых отдельными генами. Молекула фунгицида проникает внутрь митохондрии и связывается с каталитическим сайтом окисления сукцината, останавливая перенос электронов и синтез клеточной энергии в виде АТФ. Грибной мицелий лишается питания и погибает. Однако интенсивное применение однотипных протравителей создало мощное давление естественного отбора. В результате в гене sdhB, отвечающем за сборку железосерного белка субъединицы B, произошла точечная замена нуклеотидов. Мутация изменила пространственную геометрию активного центра фермента. Сукцинатдегидрогеназа сохранила свою базовую биологическую функцию для дыхания гриба, но конфигурация сайта связывания изменилась настолько, что молекулы фунгицида больше не могут с ним соединиться.

Полевые тесты австралийских исследователей, охватившие 18 коммерческих сортов ячменя, выявили тревожную закономерность в распространении резистентных штаммов. Наибольшую уязвимость перед новой супермутацией показали передовые технологичные сорта ячменя, включая популярный Нео ЦЛ (Neo CL). Распространение устойчивой головни зафиксировано не только в Западной Австралии, но и в крупных зерносеющих регионах Квинсленда и Нового Южного Уэльса.

Ситуацию усугубляет биологическая специфика пыльной головни. Инфекция сохраняется в виде спящего мицелия глубоко внутри зародыша семени, поэтому поверхностные обработки или контактные препараты против неё бессильны. Если системный протравитель не срабатывает на уровне прорастания зерна из-за мутации гена sdhB, гриб беспрепятственно разрастается внутри стебля по мере роста растения. К моменту колошения вместо здорового зерна формируется чёрная масса сажистых спор, которые разлетаются по ветру и заражают соседние здоровые цветки.

В условиях подтверждённой резистентности агрономическая практика требует пересмотра стратегии защиты растений.

Эксперты ведомства настаивают на соблюдении антирезистентных программ и отказе от монотерапии препаратами класса 7. Единственным эффективным решением становится переход на протравители с альтернативным механизмом действия, в частности на ингибиторы деметилирования из группы триазолов (класс 3 / DMI-фунгициды).

Одновременно с этим критически возрастает роль механических и лабораторных методов контроля. Полевые исследования показали, что тщательная калибровка семенного фонда с удалением мелкой фракции зёрен существенно снижает общую инфекционную нагрузку на гектар.

Аграриям рекомендуется полностью отказаться от использования собственного семенного материала без предварительного ПЦР-тестирования в сертифицированных лабораториях. Если скрытая заражённость эмбрионов превышает порог в 5%, такая партия зерна признаётся непригодной для сева, поскольку её использование гарантирует консервацию устойчивого патогена в почве на многие годы вперёд.

Источник: agroxxi.ru