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El gen de necrosis híbrido de trigo Ne2 proporciona resistencia a la roya de la hoja y es valioso para la reproducción de nuevos cultivares

El gen de necrosis híbrido de trigo Ne2 proporciona resistencia a la roya de la hoja y es valioso para la reproducción de nuevos cultivares
Nueva variedad de trigo KM1609 que contiene Lr13 / Ne2. Crédito: IGDB

Roya de la hoja causada por Puccinia triticina Eriks. (Pt) es una enfermedad foliar destructiva que amenaza la producción mundial de trigo. 


por Chen Na, Academia China de Ciencias


La reproducción y el despliegue de cultivares resistentes son el método más rentable y respetuoso con el medio ambiente para prevenir pérdidas por enfermedades. Se encontró que cuando el gen de resistencia a la roya de la hoja del trigo Lr13 se introducía en algunas variedades de trigo por hibridación, la necrosis híbrida se producía a menudo en las plantas F1. Los genes complementarios del trigo Necrosis 1 (Ne1) y Necrosis 2 (Ne2) en los brazos del cromosoma 5BL y 2BS, respectivamente, causan necrosis híbrida. Ne2 muestra un vínculo genético extremadamente estrecho con el gen de resistencia a la roya Lr13. Sin embargo, la función y la relación de Lr13 / Ne2 permanecieron desconocidas durante décadas.

Recientemente, en un trabajo de colaboración dirigido por el profesor Li Zaifeng en la Facultad de Protección Vegetal de la Universidad Agrícola de Hebei y el profesor Liu Zhiyong en el Instituto de Genética y Biología del Desarrollo de la Academia de Ciencias de China, los científicos identificaron el gen de la roya de la hoja del trigo Lr13 / LrZH22 y el gen de necrosis híbrido Ne2 / els1, y revelaron que son el mismo gen que presenta efectos pleiotrópicos.

Esta investigación proporciona no solo una nueva perspectiva sobre la relación entre la resistencia a las enfermedades y la necrosis híbrida, sino también un excelente recurso genético para el mejoramiento de nuevas variedades de trigo.

El cultivar de trigo de élite chino Zhoumai 22 (ZM) fue eficaz contra la mayoría de los patotipos de Pt chinos y más resistente a 25 grados Celsius que a 22 grados Celsius y 18 grados Celsius. Los investigadores aislaron el gen de resistencia a la roya de la hoja a alta temperatura LrZH22 de Zhoumai 22 mediante clonación basada en mapas, MutRenSeq, mutagénesis EMS, validación transgénica y análisis de haplotipos. LrZH22 codifica una proteína NLR que contiene 1.072 aminoácidos con dominios similares a Rx-CC, NBS y LRR. Las líneas de trigo Manitou y RL4031 con el gen de resistencia a la roya de la hoja Lr13 compartieron una secuencia de ADNg de NLR idéntica, lo que indica que LrZH22 es Lr13.

Mientras tanto, encontraron que el gen de la senescencia de la hoja temprana 1 (els1) compartía un intervalo de superposición con LrZH22 / Lr13, co-segregando con el NLR. La secuencia de ARN y el análisis de secuencia mostraron que el NLR es un gen candidato importante de els1. La comparación de secuencias mostró que el NLR compartía una secuencia idéntica entre M114 que lleva els1, Zhoumai 22, Manitou y RL4031 con Lr13. Otro experimento de hibridación genética demostró que el NLR también es els1 (Ne2).

El marcador funcional del escaneo LrZH22 / Lr13 / els1 / Ne2 de colecciones de trigo hexaploide diversificadas en todo el mundo (650 accesiones) identificó 31 accesiones que portaban el alelo LrZH22 / Lr13 / els1 / Ne2 con resistencia a la roya de la hoja. Es especialmente digno de mención que la línea principal de reproducción parental Zhou 8425B y varios cultivares de trigo de élite ampliamente cultivados en la llanura del norte de China y en la zona de trigo de invierno de China Yellow and Huai River Valley, como Nongda 212, Yannong 15, Liangxing 99 y Zhoumai. 22, llevan el gen de resistencia a roya de la hoja LrZH22 y han hecho contribuciones significativas a la hoja de control de la roya en china.

El documento, titulado «El gen de resistencia a la roya de la hoja del trigo a alta temperatura Lr13 exhibe efectos pleiotrópicos sobre la necrosis híbrida «, se publicó en Molecular Plant el 7 de mayo de 2021.



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