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

Сорта сахарной свеклы с относительной устойчивостью к желтухе могут появиться к 2024 году

Сорта сахарной свеклы с относительной устойчивостью к желтухе могут появиться к 2024 году

После запрета неоникотиноидов голландские свекловоды, как и многие европейские аграрии, столкнулись с нашествием тли-разносчиком вирусной желтухи свеклы. Селекционеры пообещали создать новые сорта хотя бы с относительной устойчивостью к желтухе как можно ...

урожая зерна

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...

а не уверены в последствиях брюссельского плана по пестицидам

а не уверены в последствиях брюссельского плана по пестицидам

Европейские политики и сельскохозяйственные организации по-разному реагируют на намерение Еврокомиссии вдвое сократить использование средств защиты растений в сельском хозяйстве. Одни приветствуют эту цель, по мнению других, многие важные детали не учитыв...

Глюфосинат набирает обороты на полтора миллиарда долларов

Глюфосинат набирает обороты на полтора миллиарда долларов

Если в прошлом году мировой рынок глюфосината достиг стоимости в 2 миллиарда долларов США, то к 2027 года аналитики ожидают цифры в 3,5 млрд долларов США Согласно последнему отчету IMARC Group, рынок глюфосината в течение 2022-2027 будет развиваться со с...

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...

Чем опасен град для урожая пшеницы

Чем опасен град для урожая пшеницы

Зеленый мост для клещей-переносчиков вируса полосатой мозаики пшеницы представляет угрозу для урожая следующего сезона Когда ливень с градом разбивают достаточно зрелое зерно, падалица пшеницы может прорастать и становится привлекательной для пшеничных к...

UPL будет эксклюзивно коммерциализировать французскую технологию биоконтроля в США

UPL будет эксклюзивно коммерциализировать французскую технологию биоконтроля в США

UPL объявляет о стратегическом сотрудничестве с французской Agrauxine, дочерней компанией Lesaffre, специализирующейся на решениях для биологических культур. Эксклюзивная лицензия и соглашение о поставках позволят UPL коммерциализировать новую технологию ...

Микробные органические удобрения увеличили урожайность кукурузы на 21,5 процентов

Микробные органические удобрения увеличили урожайность кукурузы на 21,5 процентов

Китайские ученые исследуют микробные удобрения для применения в системах возделывания пшеницы и кукурузы в контексте климатически устойчивого сельского хозяйства Группа исследователей из научных организаций Китая (Хуаруи Гонг, Цзин Ли, Чжэнь Лю, Итао Чжа...

льный адъювант представили на национальной ярмарке AgroBrasília 2022

льный адъювант представили на национальной ярмарке AgroBrasília 2022

Симулятор опрыскивания, демонстрирующий важность использования адъювантов, стал одной из достопримечательностей мероприятия Бразильская многонациональная компания Ubyfol установила на своем стенде симулятор дрейфа, чтобы продемонстрировать Disperse Ultra...