Universiteit van Californië, Davis, onderzoekers hebben een gen geïdentificeerd dat resistentie mogelijk maakt tegen een nieuwe verwoestende stam roest, een schimmelziekte die de tarweproductie in Afrika en Azië belemmert en wereldwijd de voedselzekerheid bedreigt.

De ontdekking door UC Davis tarwegeneticus Jorge Dubcovsky en zijn team zal veredelaars helpen om sneller rassen te ontwikkelen die de dodelijke ziekteverwekkers kunnen afweren en een wereldwijde tarwe-epidemie kunnen stoppen. De bevindingen zijn onlangs gepubliceerd in het tijdschrift Proceedings van de National Academy of Sciences .

Tarwe- en stengelroest zijn al meer dan 10 jaar in een evolutionaire wapenwedloop, 000 jaar. In de jaren vijftig, een grote epidemie van de ziekte verspreidde zich door Noord-Amerika en vernietigde tot 40 procent van de tarweoogst, het op één na belangrijkste graan ter wereld, na rijst.

Vanaf dat moment, wetenschappers hebben roestbestendige variëteiten ontwikkeld om de immuniteit van tarwe tegen roest te versterken. Maar de ziekteverwekkers maken een comeback. Een nieuwe stam van de stengelroest - Ug99 genoemd nadat het in 1999 in Oeganda werd ontdekt - verspreidt zich door de regio. Ongeveer 90 procent van de tarwevariëteiten die wereldwijd worden geteeld, is vatbaar voor Ug99.

"Ug99 heeft zich uitgebreid naar de meeste tarweregio's in Afrika en is de Rode Zee overgestoken naar Jemen en Iran, " zei Dubcovsky, een professor bij het UC Davis Department of Plant Sciences en een onderzoeker van het Howard Hughes Medical Institute. "Ug99 staat nu voor de deur van de Punjab-regio - de broodmand van Azië - en identificatie en inzet van effectieve resistentiegenen zijn van cruciaal belang om deze dreiging te verminderen."

Dubcovsky en zijn team identificeerden drie verschillende verzetsvormen van Sr13, een gen uit pastatarwe dat effectief is tegen Ug99 en een andere groep virulente stamroeststammen uit Jemen en Ethiopië. In 2013, Dubcovsky en collega-onderzoekers ontdekten een ander gen, Sr35 genaamd, dat ook resistentie biedt tegen Ug99. Het team is dicht bij het identificeren van een derde gen dat bescherming biedt tegen de virulente stam.

Waarom genetica belangrijk is

Om betere rassen te ontwikkelen, veredelaars kruisen planten met gewenste eigenschappen en selecteren de beste nakomelingen over meerdere generaties. Zodra stamroestbestendige genen zijn geïdentificeerd, veredelaars kunnen moleculaire markers (specifieke DNA-gebieden) gebruiken om te selecteren op de genen in het zaad- of zaailingstadium. Dit versnelt het proces van gewasverbetering.

Met deze moleculaire markers kunnen veredelaars meerdere stengelroestbestendige genen in dezelfde plant piramiden om de duurzaamheid van resistentie te verlengen.

"Tarwe levert een aanzienlijke hoeveelheid calorieën en eiwitten die door mensen worden geconsumeerd, " zei Dubcovsky. "We hopen dat een beter begrip van het pathosysteem van tarwe-roest de ontwikkeling van nieuwe strategieën om deze verwoestende ziekteverwekker te bestrijden zal versnellen."