Дослідники вирішують проблему проростання рису та пшениці перед збиранням урожаю
Спокій насіння є важливим інструментом виживання рослин, оскільки він дозволяє їм витримувати погодні умови, що не сприяють виживанню. У той самий час надмірний спокій може скоротити час культивування. У відповідь фермери часто садять сорти рису та пшениці з низьким рівнем спокою, щоб досягти більш високої та рівномірної схожості після посіву.
На жаль, ця практика призвела до небажаної всесвітньої виробничої проблеми, яка називається передзбиральним пророщуванням (PHS), яка серйозно знижує як врожайність, так і якість зерна. На рисі PHS пошкоджує близько 6% площі традиційного рису та до 20% площі гібридного рису через тривалу дощову погоду під час сезону збирання врожаю на півдні Китаю. У випадку м'якої пшениці прямі економічні втрати, спричинені PHS, наближаються до 1 мільярда доларів на рік.
У зв'язку із глобальною зміною клімату PHS зустрічається частіше. Наприклад, основні райони вирощування пшениці, особливо регіони озимої пшениці в середній та нижній долині річки Янцзи, а також у долинах Хуанхе та Хуай у Китаї, зіштовхнулися із серйозними проблемами PHS у 2013, 2015 та 2016 роках. Сильні дощі у 2016 та 2020 роках також призвело до серйозних проблем з PHS у районах вирощування рису в долині річки Середня та Нижня Янцзи у Китаї.
Намагаючись вирішити цю проблему, дослідники під керівництвом проф. CHU Chengcai та GAO Caixia з Інституту генетики та біології розвитку (IGDB) Китайської академії наук (CAS) нещодавно виявили, що молекулярний модуль SD6/ICE2 контролює стан спокою насіння рису і має великий потенціал для покращення стійкості рису та пшениці до PHS.
Пропонована робоча модель та застосування молекулярного модуля SD6/ICE2 у рисі та пшениці. а, Запропонована робоча модель молекулярного модуля SD6/ICE2. б, в - передбиральні фенотипи проростання рису сорту Тяньлун 619 (б) та пшениці сорту Кенонг 199 (в) до та після поліпшення.
У цьому дослідженні дослідники використовували набір ліній із заміною одного сегмента хромосоми, отриманих в результаті схрещування сорту рису japonica Nipponbare, що слабко спокою, і сорту рису Kasalath, що сильно спочиває, ідентифікувати ген, названий Seed Dormancy 6 (SD6). що сприяє спокою насіння рису.
Дослідники виявили, що SD6 та його партнер із взаємодії ICE2 антагоністично контролюють спокій насіння рису, регулюючи гомеостаз абсцизової кислоти (ABA). Зокрема, SD6 безпосередньо сприяє експресії гена катаболізму АБК ABA8OX3 і опосередковано пригнічує експресію гена біосинтезу АБК NCED2, тоді як ICE2 діє протилежним чином.
Температура дуже впливає на силу спокою насіння. Дослідники виявили, що молекулярний модуль SD6/ICE2 контролює стан спокою насіння рису в залежності від температури: SD6 активується, щоб викликати проростання насіння, коли воно знаходиться при кімнатній температурі. Однак при низькій температурі SD6 пригнічується, а ICE2 активується для підтримки спокою насіння.
Редагуючи SD6 у трьох сортах рису, T619, Wu27 та Huai5, дослідники виявили, що редагування гена SD6 може бути швидкою та корисною стратегією для покращення стійкості рису до PHS. Цікаво, що редагування гена TaSD6 у сорту пшениці Kenong199 також значно покращило стійкість пшениці до PHS, що вказує на те, що ген SD6 функціонально консервативний у контролі спокою насіння як у рису, так і пшениці.
Таким чином, SD6 та ICE2 регулюють спокій насіння, точно регулюючи вміст АБК у насенні залежно від температури. Таким чином, вони допомагають насінню долати природні сезонні зміни та забезпечують успішне відтворення. З цієї причини SD6 може бути потужною мішенню для підвищення стійкості злаків до PHS у польових умовах.
P.S. На нашому сайті Ви можете переглянути перелік сортів, які зареєстровані в Україні, зокрема і сортів рису. Також Ви можете переглянути оголошення щодо їх продажу або розмістити своє.
Також читайте: