Мутантний ген кукурудзи збільшує вміст цукру в насінні,- вчені
Аномальне накопичення вуглеводів-цукру і крохмалю - в зернах і листі мутантної лінії кукурудзи може бути пов'язано з одним неправильно регульованим геном, і це відкриття дає ключ до розгадки того, як рослина справляється зі стресом.
До такого висновку прийшли дослідники з Пенсільванського університету, в дослідженні яких був виявлений ген ufo1 кукурудзи, відповідальний за створення мутантної лінії кукурудзи. Зараз вони оцінюють його вплив і потенціал для включення в селекцію нових ліній кукурудзи, які краще підходять для зростання в світі потепління. Виявлення більш високих рівнів цукру в тканинах рослин в їх останньому дослідженні-це ще один аспект, який слід враховувати генетикам рослин.
"Це відкриття має значення для продовольчої безпеки і створення нових ліній сільськогосподарських культур, які можуть краще справлятися зі змінним кліматом - з кукурудзою ще багато чого належить зробити", - говорить Суріндер Чопра, професор генетики кукурудзи в коледжі сільськогосподарських наук. "Насправді існує велика генетична та фенотипова різноманітність кукурудзи, і ми можемо використовувати цю різноманітність і задавати питання:" як ген ufo1 розподіляється в існуючих 10 000 ліній зародкової плазми?.
Чи можуть генетики рослин відібрати частину цього різноманіття і включити ген ufo1 для поліпшення кукурудзи? Це питання, на яке Чопра намагається відповісти, починаючи з цього нового дослідження, яке виявило підвищений рівень цукру в насінні і листі мутантної лінії кукурудзи.
"Безумовно, стресостійкість, але також ймовірний розвиток насіння, що впливає на урожай насіння, а також на поліпшення біомаси", - говорить Чопра. «І ми хотіли б розробити кращий тип рослин, який міг би рости в більш щільній культурі, але при цьому був би більш продуктивним. І нарешті, нам потрібно звернути увагу на стійкість. Чи можемо ми розводити лінії кукурудзи з однаковим урожаєм при меншій кількості добрив і меншій кількості води? »
Чопра розпочав дослідження гена ufo1 кукурудзи через його асоціацію з оранжево-червоною пігментацією у мутантній лінії кукурудзи. Знаменитий генетик кукурудзи Чарльз Бернхем з Університету Міннесоти ідентифікував цього помітного мутанта ufo1 приблизно в 1960 році. Інший відомий генетик кукурудзи, Дерек Стайлс, з Університету Вікторії, Канада, студент Бернхема, потім вибрав ім'я, яке стоїть для "нестабільного фактора апельсина".
У 1997 році Стайлз відправив насіння Chopra для мутантної лінії. З тих пір він впровадив свої гени в інбредну лінію, підтриману його дослідницькою групою в Пенсільванії. У 2019 році Чопра розкрив генетичну загадку ufo1.
Однак виявляється, що ген контролює багато характеристик рослин, крім пігментації. Тим не менш, ufo1 - це лише один ген, і він не функціонує окремо в геномі кукурудзи, зазначив Чопра.
Він додав, що в рослині кукурудзи міститься більше 30 000 генів, тому важливо дізнатися, як ufo1 взаємодіє з іншими генами, перш ніж генетики зможуть використовувати його в селекції нового типу сільськогосподарських культур.
"Щоб перейти до селекційного аспекту, нам спочатку потрібно дізнатися, як насправді працює цей ген", - говорить Чопра.
Але на даний момент це дослідження показало, як накопичення цукру в насінні кукурудзи змінюється в присутності або відсутності гена ufo1, за словами Дебамалії Чаттерджі, докторанта в галузі агрономії, яка очолювала дослідження.
"У майбутньому ми могли б використовувати ці знання про ген ufo1 в селекції, щоб проводити більш якісні схрещування, які роблять більш стійкі і більш продуктивні гібриди, в яких цукор і крохмаль знаходяться в рівновазі", - говорить він.
Дослідники зробили крок у цьому напрямку, опублікувавши свої висновки в "фізіології рослин", повідомивши, що мутантний ген кукурудзи ufo1 впливає на диференціацію клітин, впливає на накопичення вуглеводів і гормонів в рослині і модулює патерни експресії основних генів, що беруть участь у розвитку насіння кукурудзи.
Також читайте: