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 двойной фунгицид для пшеницы и ячменя от UPL получили австралийские фермеры

Новый двойной фунгицид для пшеницы и ячменя от UPL получили австралийские фермеры

В этом сезоне австралийские производители пшеницы и ячменя смогут воспользоваться новым мощным фунгициду для борьбы с болезнями после регистрации фунгицида Uplift в стран Uplift (280 г/л азоксистробина + 120 г/л протиоконазола) представляет собой новый ф...

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...

Россельхозцентр составит список с хозяйствами No-Till

Россельхозцентр составит список с хозяйствами No-Till

21 июня 2022 года под руководством В.И.Леонова, помощника заместителя министра сельского хозяйства Российской Федерации А.В.Разина, прошло рабочее заседание по вопросам эффективности применении No-Till в сельском хозяйстве РФ Встреча состоялась в онлайн-...

области будут проводить по-новому

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...

Жидкая мульча появится на мировом рынке в ближайшей перспективе

Жидкая мульча появится на мировом рынке в ближайшей перспективе

Разработкой инновации, в которой мульчу не укладывают, а распыляют, занимаются ученые в разных странах мира Подробнее про интересную новинку рассказывает Дэвид Эппенбергер в статье на швейцарском агропортале lid.ch. «Мульчирующие пленки являются частью ...

В Нидерландах началось раннее нашествие тли на сахарную свеклу

В Нидерландах началось раннее нашествие тли на сахарную свеклу

Тля является переносчиком опасного заболевания культуры «желтухи свеклы» и производителям рекомендовали проверять поля еженедельно Генеральная инспекционная служба семян NAK при МСХ Нидерландов сообщила, что едва в начале мая начался мониторинг тли, сраз...

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 опре...

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...

С 1 июля Россельхознадзор запускает опытную эксплуатацию ФГИС «Сатурн»

С 1 июля Россельхознадзор запускает опытную эксплуатацию ФГИС «Сатурн»

С 1 июля 2022 года начинается опытная эксплуатация Федеральной государственной информационной системы прослеживаемости пестицидов и агрохимикатов (ФГИС «Сатурн») Задачами опытной эксплуатации системы являются: −    проверка работоспособности платформы в...