Ny undersøgelse identificerer genetisk grundlag for vestlig majsrodormresistens i majs

Landmænd sidder fast. Vestlig majsrodorm kan ødelægge kornmarker - og overskud - men populationer af "milliard-dollar-bug" er holdt op med at reagere på insekticider og de genetisk modificerede majshybrider designet til at modstå insektangreb. Men der er måske håb. I en ny undersøgelse, Forskere fra University of Illinois afslører det genetiske grundlag for resistens over for western corn rootworm, baner vejen for udvikling af ikke-GM-majshybrider, der kan modstå ormen.

"Vores tidligere forskning viste, at der ikke er nogen iboende modstand i elitehybriderne, der dyrkes af de fleste landmænd i Midtvesten, siger Martin Bohn, majsavler i Institut for Afgrødevidenskab ved U of I. "Vi ønsker at forbedre den indfødte modstand mod vestlig majsrodorm i majs, uden at bruge transgene stoffer."

Arbejdet blev udført inden for rammerne af et stort, langvarigt projekt kaldet Germplasm Enhancement of Maize (GEM), som har til formål at diversificere de værktøjer, der er tilgængelige for majsavlere, ved at udnytte de genetiske ressourcer fra majs tiltrædelser fra hele verden.

"Nogle af mine kolleger ser på linjer, der giver mere, nogle ser på ernæringsmæssige egenskaber. Vi undersøgte for insektresistens. Der var ikke så mange, men vi fandt nogle. Vi skulle se ind i linjer fra Argentina, Brasilien, og de caribiske øer for at finde det, " siger Bohn.

De resistente majslinjer kan ikke bare frigives her i USA. For én ting, planterne er massive, langbenede giganter sammenlignet med elitehybrider Midtvestens landmænd er vant til at dyrke. De er også tilpasset meget forskellige miljøer, og ville ikke blomstre på det rigtige tidspunkt for at give rimelige udbytter.

Ved at krydse eksotiske og elite linjer, GEM skabte planter med en fjerdedel af generne fra de eksotiske. Flere af disse linjer forblev lovende med hensyn til deres modstandsniveau.

Men holdet vidste stadig ikke, hvorfor de nye linjer var modstandsdygtige. "Hvad er det genetiske grundlag for resistens? Hvis du finder det, så kan du screene andre eksotiske materialer for modstand meget mere effektivt og effektivt, med en mere målrettet tilgang, " siger Bohn.

Forskerne har ikke fundet genet for resistens - Bohn siger, at egenskaben sandsynligvis er for kompleks til, at den kan koge ned til et enkelt gen - men gruppen har identificeret områder af genomet, der ser ud til at bidrage til resistens, ved hjælp af en teknik kendt som QTL mapping. Der var nogle fælles temaer blandt regionerne.

"Når vi ser på andre gener i disse regioner, en af ​​fællesnævnerne er ascorbatbiosyntese, " siger Bohn. Med andre ord, en mekanisme, der forklarer modstandsdygtighed over for vestlig majsrodorm, kan være fremstillingen af ​​ascorbat i planten. Ascorbatsyntesebanen producerer frie radikaler, der skader fodringsinsekter.

Analysen viste et andet sæt gener, der kan være involveret i resistens, men denne er lidt mere kompleks. Når larverne fra vestlige majsrodorm lever af rødder, nogle majsplanter frigiver en forbindelse i jorden, der kalder nematoder til at angribe larverne. Det andet sæt gener ser ud til at være relateret til fremstillingen af ​​forbindelser, der tiltrækker disse nematoder.

"Dette er meget vigtigt, fordi planter ikke kan rykke sig selv op og gå et andet sted hen, så de er nødt til at bruge andre mekanismer for at beskytte sig selv, " siger Bohn.

Resultaterne er et første skridt i at indføre native resistensmekanismer i nye elitehybrider, men der skal meget mere forskning til, før det sker. Og Bohn advarer om, at niveauet af indfødt resistens fundet i undersøgelsen ikke svarer til kraften i transgene insekt-resistente majs, i hvert fald ikke endnu.

"Ideen er, når du ved, hvor generne med disse små effekter er placeret, måske er det muligt at bringe dem ind i en fælles genetisk baggrund. Hvis vi kan akkumulere disse gener, over tid kan vi øge modstandsniveauet, så det giver mening for landmændene at dyrke dem."