Debido a los efectos de cuello de botella, el trigo moderno sufre de una diversidad genética extremadamente baja, lo que ha llevado a la erosión genética y a una mayor susceptibilidad y vulnerabilidad al estrés ambiental, plagas y enfermedades. El trigo escanda silvestre, Triticum dicoccoides, (2n =4x =28, AABB), es el ancestro silvestre directo del trigo duro y del trigo harinero, lo que proporciona una variación natural novedosa para el mejoramiento del trigo moderno.

Investigadores del Instituto de Genética y Biología del Desarrollo (IGDB) de la Academia de Ciencias de China han avanzado en la clonación de un gen de resistencia al oídio de amplio espectro, Pm36, que codifica una nueva quinasa en tándem con un dominio transmembrana (WTK7-TM) procedente de trigo silvestre.

Los resultados se publicaron en línea en Nature Communications. el 10 de abril.

Científicos de la Universidad de Bari, Italia, identificaron por primera vez Pm36 a partir de líneas de introgresión de retrocruzamiento de trigo duro y escanda silvestre y lo asignaron al brazo del cromosoma 5BL, utilizando polimorfismo de longitud de fragmento amplificado, repetición de secuencia simple (SSR) y etiqueta de secuencia expresada (EST). creadores derivados.

Científicos de la Universidad Agrícola de China desarrollaron una línea de introgresión de retrocruzamiento de trigo común y escanda silvestre con resistencia al mildiú polvoriento en aproximadamente el mismo período de tiempo y mapearon con precisión el mismo gen utilizando SSR polimórfico, marcadores de sitio etiquetados con secuencia derivada de EST mediante la realización de análisis genómico comparativo.

En este estudio, para clonar Pm36, se utilizó una población de segregación más grande que consta de 31.786 gametos para mapear con precisión Pm36 en un pequeño intervalo genómico que contiene solo cuatro genes de alta confianza de acuerdo con las secuencias genómicas de referencia disponibles del trigo y sus parientes silvestres. Sin embargo, se encontró que ninguno de estos genes era Pm36 después de que los dos genes expresados ​​dentro de este intervalo se introdujeran por separado en el cultivar de trigo altamente susceptible Fielder mediante una transformación mediada por Agrobacterium para su caracterización funcional.

Luego, los investigadores se preguntaron si se trataba de una variación en la estructura genómica de la región del gen Pm36. Aprovechando el costo reducido de la tecnología de secuenciación de lectura larga PacBio SMRT, se secuenció la línea de introgresión tetraploide de emmer-durum salvaje 5BIL-29 que porta Pm36 para generar lecturas HiFi y lecturas Hi-C para el ensamblaje de la secuencia del genoma. Se capturó del genoma ensamblado un contig ptg000422 de 7,1 Mb que abarca todo el intervalo de mapeo físico de Pm36 (1,17 Mb).

No es sorprendente que se encontrara una gran inserción de secuencia en la región física de Pm36 que alberga siete genes predichos adicionales y que se confirmara además que una supuesta quinasa en tándem con un dominio transmembrana predicho (WTK7-TM) era el gen Pm36.

El análisis de variación haplotípica reveló que Pm36 (WTK7-TM) se presentó solo en el acervo genético de emmer silvestre del sur. La ausencia de Pm36 y de varios otros genes clonados de resistencia a enfermedades, como Pm41, Yr15 e Yr36, en los hábitats naturales del trigo silvestre del sudeste de Turquía, donde se cree que el trigo fue domesticado, así como en el trigo tetraploide y hexaploide cultivado, reveló que estos genes de resistencia a enfermedades quedaron atrás en la naturaleza y no se integraron en el acervo genético del trigo cultivado.

La mayoría de los genes de resistencia del trigo clonados codifican proteínas receptoras repetidas ricas en leucina que se unen a nucleótidos intracelulares. La quinasa en tándem de trigo (WTK) se caracterizó recientemente como una nueva proteína de resistencia en el trigo y sus parientes silvestres para muchos tipos de resistencia a enfermedades, incluida la roya lineal, la roya del tallo, la roya de la hoja, el mildiú polvoriento y el añublo del trigo.

Pm36/WTK7-TM se descubrió en trigo silvestre y se ha demostrado que es resistente a diversos aislados de Blumeria graminis f. sp. tritici. Pm36 se ha utilizado para desarrollar líneas genéticas avanzadas con resistencia de amplio espectro y alto potencial de rendimiento para garantizar la seguridad alimentaria.