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

Удобрения из овсяной и бобовой шелухи начнет производить Канада

Удобрения из овсяной и бобовой шелухи начнет производить Канада

Канадская компания Protein Industries Canada и ее партнеры объявили о планах строительства завода по производству инновационных удобрений стоимостью 19 миллионов долларов в Розтауне, Саскачеван Организаторы проекта планируют отремонтировать существующее ...

Постоянные приобретения UPL делают компанию агрохимическим шопоголиком

Постоянные приобретения UPL делают компанию агрохимическим шопоголиком

Компания UPL, основанная в 1969 году в Индии, за последние 25 лет осуществила свыше 40 приобретений, расширив свое присутствие более чем в 138 странах Об этом пишет Вишванат Кулкарни в статье на портале The Hindu Business Line. «Еще недавно широко обсуж...

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...

Почему картофель любит жидкие листовые удобрения

Почему картофель любит жидкие листовые удобрения

Ответ прост: корневая система картофеля на старте слишком слаба, чтобы дотянуться до разбросанных почвенных гранул, к тому же само растение относительно плохо усваивает почвенные питательные вещества по сравнению с другими культурами Опрыскивание картофе...

Смесь параквата и хитозана улучшила активность гербицида в моделируемых условиях дождя

Смесь параквата и хитозана улучшила активность гербицида в моделируемых условиях дождя

Внезапные осадки после гербицидной обработки могут смыть пестициды с поверхности растительных тканей, что снижает эффективность препаратов и создают риски для нецелевых организмов и окружающей среды. Исследователи предложили подключить к гербицидам наноча...

тупает как возобновляемая альтернатива синтетическим агрохимикатам

тупает как возобновляемая альтернатива синтетическим агрохимикатам

Ученые «просеяли» геном ячменя и определили гены, формирующие ризосферную микробиоту культуры Тонкий слой почвы, окружающий корни растений, граница раздела, которую ученые определяют как ризосферу, является средой обитания множества микроорганизмов, кото...

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...

Зарастание сорняками 12 га сельхозземель привело собственника к штрафу

Зарастание сорняками 12 га сельхозземель привело собственника к штрафу

Судом подтверждена законность постановления Управления Россельхознадзора по Республике Мордовия и Пензенской области о привлечении собственника сельхозугодий к ответственности В ноябре 2020 года государственным инспектором отдела государственного земельн...

 насекомых-опылителей

насекомых-опылителей

Итоги экологической кампания в США в отношении семян, обработанных пестицидами, могут повлиять на производство кукурузы и сои Об этом пишет Крис Клейтон в статье на портале www.dtnpf.com. «Агентство по охране окружающей среды США (ЕРА) к 30 сентября тек...