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

ми на полях

ми на полях

Специалисты Россельхозцентра Татарстана определили фитосанитарное состояние сельскохозяйственных культур на 5 мая 2022 Влагозапасы метрового слоя почвы на полях оцениваются как достаточные – 150 мм и более продуктивной влаги.   По оперативным данным на ...

Жимолость лучше растет в органической системе: доказано на 60 сортообразцах

Жимолость лучше растет в органической системе: доказано на 60 сортообразцах

Бакчарский питомник поделился опытом по органическому земледелию Союз органического земледелия России провел в ОГУП «Бакчарское» Томской области очный практический семинар по производству органической жимолости. Обучение организовано в рамках Дней жимол...

В Мордовии выявлены новые очаги карантинного сорного растения – повилики

В Мордовии выявлены новые очаги карантинного сорного растения – повилики

О правилах борьбы с повиликой напоминают эксперты Управления Россельхознадзора по Республике Мордовия и Пензенской области Инспекторами отдела надзора в области карантина растений, качества и безопасности зерна и семеноводства Управления Россельхознадзор...

Какие нарушения чаще всего выявляют при декларировании зерна

Какие нарушения чаще всего выявляют при декларировании зерна

В Республике Мордовия за I полугодие 2022 года прекращено действие 164 деклараций о соответствии зерна С начала 2022 года отделом надзора в области карантина растений, качества и безопасности зерна и семеноводства по Республике Мордовия Управления Россел...

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...

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...

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...

Киргизия закупила крупную партию семян двух перспективных сортов озимой пшеницы российской селекции

Киргизия закупила крупную партию семян двух перспективных сортов озимой пшеницы российской селекции

В Киргизскую Республику экспортировано свыше 700 тонн семян озимой пшеницы В начале июля 2022 года должностными лицами Управления Россельхознадзора по Орловской и Курской областям на территории Орловской области проведен карантинный фитосанитарный контро...

Постоянные приобретения UPL делают компанию агрохимическим шопоголиком

Постоянные приобретения UPL делают компанию агрохимическим шопоголиком

Компания UPL, основанная в 1969 году в Индии, за последние 25 лет осуществила свыше 40 приобретений, расширив свое присутствие более чем в 138 странах Об этом пишет Вишванат Кулкарни в статье на портале The Hindu Business Line. «Еще недавно широко обсуж...