Горный ген кукурузы открывает возможности для селекции северных сортов

Горный ген кукурузы открывает возможности для селекции северных сортов Древняя кукуруза изменила ген для процветания в сложных условиях и оставила его в наследство некоторым современным разновидностям
Ученые из Университета штата Северная Каролина проследили за важным геном кукурузы, называемым HPC1, который модулирует определенные химические процессы, влияющие на время цветения. Целью работы было получить представление об эволюции растений и отборе признаков, важных для адаптации культуры к сложным полевым условиям.
«Мы очень заинтересованы в том, чтобы понять, как естественные вариации липидов участвуют в росте и развитии растений, и как эти соединения могут помочь растениям адаптироваться к окружающей среде, - рассказал Рубен Реллан-Альварес, доцент кафедры структурной и молекулярной биохимии в университете и автор статьи, описывающей исследование. - В частности, мы хотели узнать больше об изменениях в липидах, называемых фосфолипидами, которые состоят из фосфора и жирных кислот, и их роли в адаптации к холоду, низкому содержанию фосфора и регулировании важных процессов для приспособленности растений и урожайности, таких как время цветения».
Кукуруза, выращиваемая на больших высотах, например, в горной местности Мексики, нуждается в особых условиях для успешного роста. Более низкие температуры в этих горных районах ставят кукурузу в невыгодное положение по сравнению с растениями, произрастающими в низких высотах и в тепле.
«На больших высотах в прохладной среде выращивание кукурузы занимает больше времени из-за меньшего накопления единиц тепла, которые необходимы кукурузе для развития. На высоте 2600 метров кукуруза растет в три раза дольше, чем в низких высотах. Местные фермеры, чтобы приспособиться, должны были сажать семена в начале сезона с глубокой заделкой в почву, и отбирать только те разновидности, которые будут способны развиваться при низких температурах и зацветать рано.
Вот тут в дело вступают изменения гена HPC1. Например, у сортов кукурузы, выращиваемых на низких высотах, включая основную массу кукурузы, производимой в США, этот ген расщепляет фосфолипиды, которые связываются с важными белками, ускоряющими время цветения. В горах этот ген дает осечку, но в пользу высокогорной кукурузы. В горной кукурузе появилась «дефектная» версия гена, что привело к высокому уровню фосфолипидов», - говорит Реллан-Альварес.
«Фосфолипиды являются важными строительными блоками клеточных мембран. Все липиды имеют различную форму, и балансировка этих форм - то, что позволяет мембранам оставаться неповрежденными и помогает растениям пережить периоды стресса,  - добавляет Эллисон Барнс, научный сотрудник лаборатории Реллана-Альвареса и соавтор статьи. - Для подтверждения своей теории при помощи генных ножниц CRISPR-Cas9 мы создали лабораторного мутанта и подтвердили метаболическую функцию гена. Фосфолипиды у горной кукурузы лучше удерживают мембраны вместе, позволяя растению выживать в неблагоприятных условиях».
Кукуруза с горной версией гена зацвела на день раньше, чем растения без этой версии гена.
В исследовании также изучалась эволюция кукурузы на протяжении тысячелетий, когда коренные американцы одомашнили кукурузу на юго-западе Мексики из дикого растения под названием teosinte parviglumis. В мексиканском нагорье кукуруза была скрещена с другим дикорастущим растением - теосинте мексиканским.
«Наши результаты показывают, что смесь кукурузы с teosinte mexicana помогла кукурузе адаптироваться к условиям высокогорья и что эта гибридизация актуальна для современной кукурузы. Генетические фрагменты teosinte mexicana, а именно горной версии HPC1, сохранились в некоторое современной кукурузе. Это удержание, которое ученые называют интрогрессией, похоже на то, как современные люди сохраняют фрагменты неандертальца в своем генетическом коде. Эти фрагменты были сохранены, потому что они были отобраны с течением времени и приносят определенные преимущества. Горный вариант HPC1 был найдет в сортообразцах кукурузы, выращенной в Канаде, на севере США и в Северной Европе, то есть в прохладном для кукурузы климате», рассказал Реллан-Альварес.
Исследователи штата Северная Каролина в настоящее время изучают роль этого и других генов, участвующих в метаболизме фосфора, чтобы изучить более устойчивые способы выращивания кукурузы и, возможно, внести больше teosinte mexicana в современную кукурузу.
Статья опубликована в Proceedings of the National Academy of Sciences и цитируется порталом phys.org.
(Источник: phys.org. Фото: Наталья Шаповалова). 
Дата публикации: 01.07.2022
Источник: agroxxi.ru

Возможно эти новости Вам будет интересно прочитать

Предлагаемое ограничение атразина в США негативно скажется на фермерах с нулевой обработкой почвы

Предлагаемое ограничение атразина в США негативно скажется на фермерах с нулевой обработкой почвы

Агентство по охране окружающей среды (EPA) предлагает ограничить применение атразина для защиты водных растений Об этом сообщает Стив Дэвис в своей статье на американском агропортале  Аgri-pulse.com. Агентство по охране окружающей среды предлагает огран...

але Нина показал лучшую урожайность на полях Дзержинского района Калужской области

але Нина показал лучшую урожайность на полях Дзержинского района Калужской области

Директор института КНИПТИ АПК в выступлении на Дне поля Калужской области 2022 подробно рассказал о новых перспективных сортах основных культур российской селекции, возделываемых на полях Калужской области Так, в ООО «Швейцарское молоко» Дзержинского рай...

Модульные заводы по производству калия можно запустить в эксплуатацию за два года

Модульные заводы по производству калия можно запустить в эксплуатацию за два года

Канадская компания Gensource внедряет новый способ производства калийных удобрений: маленькие модули – большие цели «Мы действительно верим, что это начало новой эры производства калийных удобрений. Именно так будут производить калийные удобрения в будущ...

атает важного гербицида для защиты гибрида рапса от сорняков

атает важного гербицида для защиты гибрида рапса от сорняков

Высокоурожайный гибриды канолы, устойчивый к гербицидам, выращивают многие аграрии Канады, но этот сезон обещает быть крайне сложным в борьбе с сорняками Роберт Арансон в статье на портале www.producer.com объясняет, почему. «У BASF Canada не хватает по...

Как глифосат влияет на уход за расплодом у шмелей

Как глифосат влияет на уход за расплодом у шмелей

Исследование немецких ученых показало явное влияние глифосата на коллективную терморегуляторную способность колоний шмелей Исчезновение насекомых, и в особенности насекомых-опылителей, угрожает экосистемам и экономике во всем мире. Например, в Германии в...

Биоинсектициды против капустной моли применили в Ставропольском крае

Биоинсектициды против капустной моли применили в Ставропольском крае

Биопрепаратами от капустной моли обработали посевы горчицы аграрии Буденновского района Специалистами Буденновского районного отдела филиала ФГБУ «Россельхозцентр» по Ставропольскому краю в ходе обследования посевов горчицы, был обнаружен такой вредитель...

тотоксичностью

тотоксичностью

Бромистый метил был широко используемым фумигантом для почвы, пока его не запретили во всем мире из-за свойств разрушать стратосферный озоновый слой. В качестве альтернативы стали применять дазомет, но и тут возникли негативные моменты. Недавно китайские ...

Китай наращивает производство клетодима – гербицида с эффектом стимуляции урожая

Китай наращивает производство клетодима – гербицида с эффектом стимуляции урожая

В КНР утвержден проект модернизации и расширения производства клетодима компании Ningxia Yifan Проект модернизации и расширения был запущен Ningxia Yifan для адаптации к рыночным изменениям. Инвестиции в новые мощности составили порядка 100 миллионов юан...

Топовые энтомофаги для биозащиты тепличной клубники

Топовые энтомофаги для биозащиты тепличной клубники

Против вредителей земляники садовой в закрытом грунте существует целый ассортимент естественных врагов и запущена новая система мониторинга Консультант компании Biobest Арно Хеллемонс рассказал о последних разработках в сегменте тепличной клубники, пишет...