Дослідження виявили ген, який контролює цвітіння та плодоношення рослин гороху
Закінчення репродуктивного періоду, коли з'являються квіти та плоди, є вирішальним моментом у життєвому циклі рослин. Однак необхідно краще зрозуміти фактори, які контролюють цей процес.
Дослідницька група під керівництвом Науково-дослідного інституту молекулярної та клітинної біології рослин (IBMCP), спільного центру Вищої ради наукових досліджень (CSIC) та Політехнічного університету Валенсії (UPV) виявила, що ген під назвою FUL контролює тривалість репродуктивної фази у таких культур, як горох. Цей ген можна використовувати як біотехнологічний інструмент для продовження цієї фази, збільшуючи тим самим виробництво фруктів і насіння гороху та інших бобових, таких як нут, сочевиця або квасоля.
Робота була опублікована у Працях Національної академії наук (PNAS).
Генетичні фактори
Однорічні рослини мають лише один репродуктивний сезон, виробляючи квіти та плоди. Вчені шукають генетичні фактори, які змушують рослини припиняти цвітіння, щоб контролювати тривалість їхньої репродуктивної фази. Кілька років тому група під керівництвом Крістіни Феррандіс, професора-дослідника CSIC IBMCP, визначила ген під назвою FUL (FRUITFULL) як важливий регулятор зупинки цвітіння.
«Перші дослідження проводилися лише на арабідопсисі, лабораторній рослині, яка не становить агрономічного інтересу», — згадує Феррандіс. «Ми хотіли знати, чи ця функція FUL однакова в інших видів, особливо видів сільськогосподарських культур, і чи можемо ми використовувати ці знання для створення рослин, які довше виробляють квіти і плоди і, отже, мають більш високий урожай», — резюмує вона. З цією метою група під керівництвом дослідника CSIC Франсіско Мадуеньо з IBMCP і включає французьких та канадських учених вивчила роль гена FUL у рослинах гороху, бобових культурах із високою харчовою цінністю.
«Ми бачили, що мутації, які призводять до втрати функції генів FUL у гороху, змушують рослини виробляти квіти і, отже, плоди набагато довші. Це свідчить про те, що FUL контролює тривалість репродуктивної фази не тільки у лабораторної рослини Arabidopsis, але й в інших видів, включаючи сільськогосподарські рослини», — пояснює Феррандіс.
"Тривале виробництво квітів і фруктів означає, що у деяких сортів гороху мутації в генах FUL можуть подвоїти виробництво насіння, при цьому поживні характеристики ідентичні немутантним рослинам як в теплиці, так і в полі", - говорить вона.
Мутанти, одержані класичними методами
Автори дослідження підкреслюють, що для отримання мутацій в генах FUL, що аналізуються, вони використовували банки мутантів, отримані класичними методами без створення трансгенних рослин.
В результаті «метод отримання нових сортів рослин може бути заснований на традиційному мутагенезі, який використовується сьогодні і в цьому дослідженні, або на редагуванні генів за допомогою CRISPR, найперспективнішого та найпотужнішого інструменту точного землеробства в найближчому майбутньому», — каже Мадуено.
«Потенційне застосування цих результатів полягає у використанні генів FRUITFULL як біотехнологічний інструмент для підвищення врожайності зернобобових культур. Найбільш значне збільшення урожаю насіння спостерігалося у середньоврожайних сортів гороху. Навпаки, у високоврожайних сортів, які мають дуже високу врожайність, ефект мутацій у генах FUL невеликий», — каже Феррандис.
Також читайте: