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

Как фитофтора затачивает ножи на картофель

Как фитофтора затачивает ножи на картофель

Новые подробности о самом опасном патогене картофеля выявили голландские ученые Исследовательская группа из Вагенингенского университета и исследований (WUR) обнаружила, что клетки Phytophthora infestans представляют собой настоящие самозатачивающиеся но...

Киргизия закупила крупную партию семян двух перспективных сортов озимой пшеницы российской селекции

Киргизия закупила крупную партию семян двух перспективных сортов озимой пшеницы российской селекции

В Киргизскую Республику экспортировано свыше 700 тонн семян озимой пшеницы В начале июля 2022 года должностными лицами Управления Россельхознадзора по Орловской и Курской областям на территории Орловской области проведен карантинный фитосанитарный контро...

Собаки способны мгновенно учуять опасный некрогенный картофельный вирус

Собаки способны мгновенно учуять опасный некрогенный картофельный вирус

На Дне картофельного поля Университета штата Вашингтон эксперты подчеркнули важность здорового семенного материала и диагностики болезней картофеля Вирус Y картофеля встречается во всем мире и имеет большое экономическое значение. Симптомы варьируют от л...

мого большого количества продаваемых запатентованных гербицидных соединений в мире

мого большого количества продаваемых запатентованных гербицидных соединений в мире

Выпуск трех новейших запатентованных соединений демонстрирует решимость KingAgroot занять лидирующие позиции в области гербицидов и мощные возможности в области исследований и разработок Недавно Инновационный центр KingAgroot сообщил, что разработка трет...

Апробацию семенных посевов в Ростовской области будут проводить по-новому

Апробацию семенных посевов в Ростовской области будут проводить по-новому

Согласно закону «О семеноводстве» изменилась методика проведения апробации, в связи с чем апробаторы проходят обучение на базе филиала ФГБУ «Россельхозцентр» по Ростовской области Апробация – полевое обследование семенного посева с целью определения сорт...

т по хлорантранилипролу

т 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...

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...

Новый спрей с моноглицеридами поможет уменьшить загрязнение пластиком от сельского хозяйства

Новый спрей с моноглицеридами поможет уменьшить загрязнение пластиком от сельского хозяйства

Фермеры теперь могут продлить срок годности овощей и фруктов без пластиковой упаковки Канадские фермеры покрывают огурцы съедобным спреем, который замедляет порчу, сохраняя овощи свежими дольше и помогая уменьшить загрязнение пластиком, так как обычно эт...

О семенах на 2023 год необходимо подумать заранее

О семенах на 2023 год необходимо подумать заранее

Об этом говорили на совещании под председательством заместителя министра сельского хозяйства Российской Федерации А.В. Разина на тему: «О готовности обеспечения семенным материалом для проведения сезонных полевых работ в 2023 году». В совещании принял уча...