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

Новый завод в Мичигане планирует вывести на рынок калийные удобрения к 2025 году

Новый завод в Мичигане планирует вывести на рынок калийные удобрения к 2025 году

Производство будет вестись по технологии, отличной от традиционной добычи калия Об этом рассказывает Расс Куинн на портале www.dtnpf.com. «В округе Оцеола, расположенного в западно-центральной части штата Мичиган, проживают почти 25 000 человек, многие ...

и удобрений по причинам кризиса

и удобрений по причинам кризиса

Дороговиза минеральных удобрений для аграрной экономики США, становится угрожающей, но монополисты рынка утверждают, что дело не в них. Фермеры придерживаются обратной точки зрения По заверениям представителей американской индустрии удобрений, они изо вс...

Сколько топинамбура надо съедать в день для здоровья

Сколько топинамбура надо съедать в день для здоровья

Топинамбуровый хлеб как новое поколение суперпродуктов «Пусть пища будет твоим лекарством, а лекарство - твоей пищей», одна из самых известных фраз, приписываемых Гиппократу, отцу медицины. Научные исследования суперпродуктов, которые обладают питательны...

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...

 Вадодаре

Вадодаре

2 июня вечером в производственном цехе компании Deepak Nitrite Company в Nandesari GIDC в промышленной зоне Нандесари города Вадодара штата Гуджарат произошел крупный пожар. Компания выпускает в том числе агрохимикаты Об этом сообщили СМИ Индии, предпола...

 с нулевой обработкой почвы

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...

а не уверены в последствиях брюссельского плана по пестицидам

а не уверены в последствиях брюссельского плана по пестицидам

Европейские политики и сельскохозяйственные организации по-разному реагируют на намерение Еврокомиссии вдвое сократить использование средств защиты растений в сельском хозяйстве. Одни приветствуют эту цель, по мнению других, многие важные детали не учитыв...

Китайская компания Red Sun запускает крупный проект по хлорантранилипролу

Китайская компания Red Sun запускает крупный проект по хлорантранилипролу

Общий объем инвестиций в проект составляет 95 миллионов юаней Хлорантранилипрол – это новый инсектицид, относящийся к классу химических антраниловых диамидов и предназначенный для борьбы с чешуекрылыми вредителямит в товарном сельском хозяйстве как на мн...

Парадоксальный эффект при опрыскивании сахарной свеклы гербицидом: на пользу тле

Парадоксальный эффект при опрыскивании сахарной свеклы гербицидом: на пользу тле

Необычный результат обработки сахарной свеклы одним из гербицидов обнаружили голландские ученые и раскрыли загадку, почему тле понравилась слипшаяся свекла Об этом рассказывает Джоб Хиддинк на портале www.nieuweoogst.nl. Эксперты из Институт знаний и ис...