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

ADAMA возглавила ТОП-100 лучших китайских пестицидных компаний 2022

ADAMA возглавила ТОП-100 лучших китайских пестицидных компаний 2022

Китайская ассоциация производителей средств защиты растений (CCPIA) опубликовала список «100 лучших китайских пестицидных компаний 2022 года» ADAMA заняла первое место в этом списке с объемом продаж 28,047 млрд юаней, за ней следуют Jiangsu Yangnong с 11...

Российские сорта овощных культур продемонстрировали на Дне картофельного поля в Крыму

Российские сорта овощных культур продемонстрировали на Дне картофельного поля в Крыму

В Советском районе Республики Крым состоялся День картофельного поля с акцентом на импортозамещение Об этом сообщил министр сельского хозяйства Республики Крым Юрий Мигаль. В рамках мероприятия был проведен семинар и продемонстрированы достижения отечест...

ва в области продовольственной безопасности

ва в области продовольственной безопасности

На мероприятии в Тель-Авиве более 30 новых израильских компаний и семь ведущих научно-исследовательских институтов представили множество новых технологий и решений для преодоления растущего глобального продовольственного кризиса и изменения климата Стрем...

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...

цидов в ЕС к 2030 году кажется утопией

цидов в ЕС к 2030 году кажется утопией

Во время встречи членов Королевской голландской ассоциации патологии растений в Вагенингене несколько производителей рассказали о своих практических дилеммах. Эксперты обсудили возможные решения для борьбы с болезнями растений с меньшим количеством химии,...

уск новых гербицидов

уск новых гербицидов

Три новых общепринятых названия пестицидов от китайских производителей недавно были предварительно одобрены ISO Об этом сообщает портал news.agropages.com. Флухлораминопир В июне 2022 года предварительно утверждено новое общепринятое название ISO для г...

Американские фермеры разошлись во мнении с производителями удобрений по причинам кризиса

Американские фермеры разошлись во мнении с производителями удобрений по причинам кризиса

Дороговиза минеральных удобрений для аграрной экономики США, становится угрожающей, но монополисты рынка утверждают, что дело не в них. Фермеры придерживаются обратной точки зрения По заверениям представителей американской индустрии удобрений, они изо вс...

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...

Топовые энтомофаги для биозащиты тепличной клубники

Топовые энтомофаги для биозащиты тепличной клубники

Против вредителей земляники садовой в закрытом грунте существует целый ассортимент естественных врагов и запущена новая система мониторинга Консультант компании Biobest Арно Хеллемонс рассказал о последних разработках в сегменте тепличной клубники, пишет...