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

Гречиха умеет заманивать проволочника для уничтожения

Гречиха умеет заманивать проволочника для уничтожения

Биофумигационные свойства гречихи исследуют канадские ученые Химический контроль достиг вредителей точки, когда «больше одного и того же» может не сработать, поэтому поиск новых или альтернативных методов продолжается. Для органического контроля проволоч...

дителя в Бразилии

дителя в Бразилии

Исследователи продолжают отслеживать гибридизацию инвазивного вида хлопковой совки с местной бразильской разновидностью Об этом сообщает Бразильский комитет действий по устойчивости к инсектицидам IRAC-BR. Гибридизация заключается в скрещивании двух раз...

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...

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...

В Европе предложили запретить пропизамид

В Европе предложили запретить пропизамид

Экологи призвали Еврокомиссию к немедленному запрету пропизамида. Запланированное повторное утверждение распространенного гербицида вызвало негодование у защитников здоровья и окружающей среды Сеть действий в отношении пестицидов (PAN) – коалиция 600 эко...

Кучи минеральных удобрений под открытым небом обнаружили в ходе рейда «Посевная»

Кучи минеральных удобрений под открытым небом обнаружили в ходе рейда «Посевная»

В апреле - мае 2022 года в рамках профилактического мероприятия «Посевная» в Курской области специалисты Курского МРО Управления Россельхознадзора по Орловской и Курской областям приняли участие в совместных с сотрудниками ОМВД России по Советскому району...

Как подготовить склады к приемке нового урожая зерна

Как подготовить склады к приемке нового урожая зерна

В последнее время существенно увеличились объемы хранения зерновых культур в амбарах и других складских помещениях. В связи с этим специалисты «Россельхозцентра» по Орловской области напоминают, что крайне важно сохранить этот урожай без количественных по...

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...

Слизни и соя

Слизни и соя

Как опрыскивание азотом может помочь в борьбе с прожорливыми моллюсками «Поля без вспашки - отличная среда обитания для слизней. В прошлом году многие американские фермеры, практикующие No-Till, сообщили, что им пришлось пересаживать один раз, а некоторы...