En raison des effets de goulot d'étranglement, le blé moderne souffre d'une diversité génétique extrêmement faible, ce qui a conduit à une érosion génétique et à une susceptibilité et une vulnérabilité accrues aux stress environnementaux, aux ravageurs et aux maladies. Le blé sauvage amidonnier, Triticum dicoccoides, (2n =4x =28, AABB), est l'ancêtre sauvage direct du blé dur et du blé panifiable, offrant une nouvelle variation naturelle pour l'amélioration moderne du blé.

Des chercheurs de l'Institut de génétique et de biologie du développement (IGDB) de l'Académie chinoise des sciences ont progressé dans le clonage d'un gène de résistance à l'oïdium à large spectre, Pm36, codant pour une nouvelle kinase tandem avec un domaine transmembranaire (WTK7-TM) provenant de blé sauvage.

Les résultats ont été publiés en ligne dans Nature Communications le 10 avril.

Pm36 a été identifié pour la première fois à partir de lignées d'introgression de rétrocroisement d'amidonnier sauvage et de blé dur et cartographié sur le bras chromosomique 5BL par des scientifiques de l'Université de Bari, en Italie, en utilisant le polymorphisme de longueur de fragment amplifié, la répétition de séquence simple (SSR) et l'étiquette de séquence exprimée (EST) - fabricants dérivés.

Des scientifiques de l'Université agricole de Chine ont développé une lignée d'introgression de rétrocroisement de blé tendre sauvage et de blé commun résistant à l'oïdium au cours de la même période de temps et ont cartographié finement le même gène à l'aide de marqueurs de site polymorphes SSR et EST dérivés de séquences marquées en effectuant une analyse génomique comparative.

Dans cette étude, pour cloner Pm36, une plus grande population de ségrégation composée de 31 786 gamètes a été utilisée pour cartographier finement Pm36 dans un petit intervalle génomique contenant seulement quatre gènes de confiance élevée selon les séquences génomiques de référence disponibles du blé et de ses parents sauvages. Cependant, aucun de ces gènes ne s'est avéré être Pm36 après que les deux gènes exprimés dans cet intervalle aient été introduits séparément dans le cultivar de blé hautement sensible Fielder par transformation médiée par Agrobacterium pour la caractérisation fonctionnelle.

Les chercheurs se sont alors demandés s’il s’agissait d’une variation dans la structure génomique de la région du gène Pm36. Profitant du coût réduit de la technologie de séquençage à lecture longue PacBio SMRT, la lignée d'introgression tétraploïde d'emmer-dur sauvage 5BIL-29 portant Pm36 a été séquencée pour générer des lectures HiFi et des lectures Hi-C pour l'assemblage de séquences génomiques. Un contig ptg000422 de 7,1 Mo couvrant tout l'intervalle de cartographie physique Pm36 (1,17 Mo) a été capturé à partir du génome assemblé.

Sans surprise, une grande insertion de séquence a été trouvée dans la région physique Pm36 hébergeant sept gènes prédits supplémentaires et une kinase tandem putative avec un domaine transmembranaire prédit (WTK7-TM) a en outre été confirmée comme étant le gène Pm36.

L'analyse des variations haplotypiques a révélé que Pm36 (WTK7-TM) était présenté uniquement dans le pool génétique de l'amidonnier sauvage du sud. L'absence de Pm36 et de plusieurs autres gènes clonés de résistance aux maladies, tels que Pm41, Yr15 et Yr36, dans les habitats naturels du blé sauvage du sud-est de la Turquie, où le blé aurait été domestiqué, ainsi que dans le blé tétraploïde et hexaploïde cultivé, a révélé que ces gènes de résistance aux maladies ont été laissés dans la nature et n'ont pas été intégrés dans le pool génétique du blé cultivé.

La plupart des gènes de résistance du blé clonés codent pour des protéines réceptrices de répétition riches en leucine se liant aux nucléotides intracellulaires. La kinase tandem du blé (WTK) a récemment été caractérisée comme une nouvelle protéine de résistance du blé et de ses espèces sauvages apparentées à de nombreux types de résistance aux maladies, notamment la rouille jaune, la rouille de la tige, la rouille des feuilles, l'oïdium et la pyriculariose du blé.

Pm36/WTK7-TM a été découvert dans le blé sauvage et s'est révélé résistant à divers isolats de Blumeria graminis f. sp. tritici. Pm36 a été utilisé pour développer des lignées de sélection avancées présentant une résistance à large spectre et un potentiel de rendement élevé afin de garantir la sécurité alimentaire.