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

Зерна на 7 млн рублей сожрали пожары в Ставропольском крае

Зерна на 7 млн рублей сожрали пожары в Ставропольском крае

Опашка хлебных массивов – залог сохранности урожая В период уборочных работ аграрии должны безукоризненно следовать правилам пожарной безопасности. И дело — не в штрафах за нарушение, а в реальных угрозах для жизни людей и продовольственной безопасности....

рдейском районе Ставропольского края

рдейском районе Ставропольского края

При использовании агрохимикатов акцент сделан на точном определении вредных организмов при помощи экспертов районного Россельхозцентра Мероприятия по защите растений являются составной частью системы земледелия. Правильное планирование и организация вну...

Итальянская саранча уничтожена на 70 га в Советском районе Ставропольского края

Итальянская саранча уничтожена на 70 га в Советском районе Ставропольского края

В настоящее время популяция саранчовых находится под постоянным контролем специалистов краевого Россельхозцентра Прус (саранча итальянская) является широким полифагом и способен успешно развиваться, питаясь практически всеми растениями, произрастающими в...

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 ...

Фунгицидная обработка семян может стимулировать корнеобразование у озимой пшеницы и ячменя

Фунгицидная обработка семян может стимулировать корнеобразование у озимой пшеницы и ячменя

В чем заключаются преимущества сильных корней и как их получить одновременно с защитой растений Об этом рассказала Syngenta, одна из ведущих мировых сельскохозяйственных компаний, специализирующаяся на средствах защиты растений и семенах, в статье на пор...

Контроль прорастания клубней начинается в поле

Контроль прорастания клубней начинается в поле

Внесение малеинового гидразида в вегетацию станет эффективным союзником для облегчения контроля всхожести клубней при хранении при соблюдении определенных правил применения Об этом напоминают Мишель Мартен и Морган Флэш из французского Института защиты р...

Мониторинг картофельных полей на золотистую картофельную нематоду идет в Калининградской области

Мониторинг картофельных полей на золотистую картофельную нематоду идет в Калининградской области

Отобранные почвообразцы проходят самую тщательную диагностику Специалисты отдела защиты филиала ФГБУ «Россельхозцентр» по Калининградской области продолжают ежегодное обследование полей, планируемых под посадку картофеля. Отбор почвенных образцов на выя...

Экологи добиваются ужесточения правил в отношении обработанных семян для защиты насекомых-опылителей

Экологи добиваются ужесточения правил в отношении обработанных семян для защиты 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...

Болезни озимых зерновых культур могут привести к потере свыше трети урожая

Болезни озимых зерновых культур могут привести к потере свыше трети урожая

Специалисты районных отделов «Россельхозцентра» Татарстана за неделю выборочно обследовали посевы озимых культур на выявление болезней на площади 15,7 тысяч га Фитомониторинг на полях был проведен в третей декаде мая текущего года. При этом мучнистая ро...