Autor: Bulat Islamov, METK. Toimetaja: Manuela Kollom, METK
Maaelu Teadmuskeskuse teadlaste osalusel valminud uuring selgitas välja, millised nisu genoomi piirkonnad mõjutavad taime jahukastekindlust. Uuringu tulemustest on kasu nii haiguskindluse mehhanismide selgitamisel kui ka sordiaretajale ja põllumeestele.
Mille pärast üks nisu sort nakatub jahukastesse rohkem kui teised? Millised nisu genoomi piirkonnad annavad mõnele sordile parema jahukastekindluse? Kas nisu jahukastekindlust saab ennustada taime geneetilist koostist uurides? Just sellistele küsimustele soovisid saada vastuseid Norra, Eesti, Leedu ja Läti teadlased NOBALwheat projekti raames tehtud uuringus.
Nisu saagipotensiaal võib kahjustuste tagajärjel realiseerimata jääda
Nisu kasvatajatele on sordiomadustest oluline kindlasti saagikuse stabiilsus. Isegi kui taime kasvutingimused on optimaalsed, võib seenhaiguste tekitatud kahjustuste tagajärjel saagipotentsiaal realiseerimata jääda.
Taimekahjustajate põhjustatud saagikadu tähendab niigi kulukate põllutööde ja väetamise kõrval lisakulusid põllumehele. Siit tekib oluline küsimus – kuidas seda vältida? Kolm aastat kestnud NOBALwheat projekti katsete eesmärk oli uurida nisu tähtsate kohastumise tunnuste sh haiguskindluse geneetilisi aluseid Põhja- ja Baltimaade suvinisul.
Nisu jahukaste esines kõikides katsetes
Nisu haiguskindluse katsed rajati Norras, Eestis, Leedus ja Lätis kuni ühe ruutmeetri suurustele „mikropõldudele“, millel kasvas vähemalt 20 taime. Selline katseskeem võimaldas hinnata haiguste esinemist ja arengut mitmel ajahetkel terve hooaja jooksul – kokku sadadel liinidel. Katseid viidi läbi 300 meie piirkonnas kasvatavate nisu sortidega ja erineva päritoluga aretusliinidega.
Nelja riigi kasvutingimused ja haiguste foonid erinevad teineteisest mõnevõrra. Vaid üks haigus esines kõikides katsetes – nisu jahukaste. Jahukastekindlus oli nisu valimis hästi varieeruv, mis tähendab, et liinide nakatumise tase oli erinev. Nisu sortide geneetiline varieeruvus on seotud sellega, kas nisu taim nakatub jahukastega, millisel määral ja millises kasvufaasis.
Ülegenoomse assotsiatsiooni analüüs näitas, et nisu genoomis on kindlad piirkonnad, mis mõjutavad taime jahukastekindlust. Suuremat mõju avaldab jahukastekindlusele põllul nisu 3A kromosoomi piirkond. Piirkonnal on kaks varianti: „jahukastekindel“ 3A ja „vastuvõtlik“ 3A. „Jahukastekindel“ variant esines enamikul NOBALwheat nisu liinidel (87,1%), mis tagas madalama nakatumise taseme võrreldes „vastuvõtliku“ variandiga.
Haiguskindluse geenid avalduvad erinevalt ja sõltuvad taime kasvufaasist
Osad geenid tagavad haigusekindluse alates taime esimese lehe faasist kuni lipulehe faasini. Teised geenid idul ei avaldu, aga tagavad taimele kaitse hoopis hilisemates kasvufaasides. Uuringu järgmises etapis selgitati välja, millises kasvufaasis „jahukastekindel“ 3A variant oma mõju avaldab.
Maaelu Teadmuskeskuse laborikatsetes nakatati nisu idusid mitmete jahukaste isolaatidega. Katsete tulemusena ei leitud kindlat mustrit, mida saaks seostada „jahukastekindla“ 3A variandiga. Sellest saab järeldada, et „jahukastekindel“ 3A variant avaldub taimel alles hilisemates kasvufaasides ja on kasvufaasist sõltuv.
Lihtsalt selgitatuna: osad nisu sordid on noorte taimedena jahukastele vastuvõtlikud ja alles suurema taimena tekib võimekus haigus eemale hoida. See on inspiratsiooniks, kuidas aretada sorte, mis on kogu kasvuperioodi ulatuses võimalikult haiguskindlad.
Näiteks, Eestis levinud liin ’Spécifik’ omab idu faasis jahukastekindlust teatud jahukaste isolaatide suhtes, kuid nakatub teiste isolaatidega. Sellel taimel on „vastuvõtlik“ 3A variant ja taim nakatub jahukastesse ka hilisemates kasvufaasides. Võrdluseks, Mehhikos aretatud liin ’Saar’ on idu faasis vastuvõtlik kõikide isolaatide suhtes, kuid tema „jahukastekindel“ 3A variant tagab jahukastekindluse taime hilisemates kasvufaasides. Soomes aretatud ja Eestis katsed läbinud nisu sordil ’Mooni’ ei leitud idu ega kasvufaasist sõltuvat jahukastekindlust.
Hea võimalus sordiaretajatele ja tulevikulootus põllumeestele
Uuring näitab, et Põhja- ja Baltimaade piirkonnale sobivad eliitnisu liinid on hästi mitmekesised jahukastekindlust tagavate geeneetiliste aluste poolest. Katsete tulemustena tuvastatud nisu sortide jahukastekindlust tagavate genoomi piirkondade infot saavad kasutada sordiaretajad.
Info põhjal on markeraretuse tehnikaid kasutades võimalus planeerida nisu taimede ristlusskeemid nii, et võimalikult palju „jahukastekindlaid“ genoomi piirkondi saaksid kokku. Iga nisu viljeleja tahab kasvatada sorti, mis on saagikas, ilmastikule ja kahjustajatele vastupidav. Põllumeestele luuakse väiksema haigusetõrjevajadusega ja jahukastekindlamate sortide laiem valik. Tarbijatele pakutakse ohutuma ja väiksema keskkonnajäljega toitu.
Uuringu tulemuste kohta saab täpsemalt lugeda ajakirjas Theoretical and Applied Genetics ilmunud artiklist „ Genome-wide association analysis identifies a consistent QTL for powdery mildew resistance on chromosome 3A in Nordic and Baltic spring wheat“.
