Дослідники визначили ген, який регулює кут росту коренів кукурудзи
Міжнародна група дослідників під керівництвом Пенсільванського університету визначила ген, що регулює кут росту коренів кукурудзи.
Це стане новим інструментом, що дозволяє вирощувати більш глибоко вкорінені культури з підвищеною здатністю поглинати азот.
Назва гена-ZmCIPK15-вказує на те, де він розташований в геномі, і як він функціонує.
Вчені виявили цей ген відсутнім у природній мутантній лінії кукурудзи, коріння якої ростуть під більш крутими кутами, що змушує їх заглиблюватися в ґрунт.
Вони ідентифікували ген за допомогою методу, що називається загальногеномним асоціативним дослідженням, яке включає в себе копіткий Статистичний аналіз загальногеномного набору генетичних варіантів в різних лініях рослин, щоб побачити, які гени пов'язані з ознакою.
Ідентифікація гена, який контролює кут росту коренів кукурудзи-впливає на глибину годування коренів-важлива, тому що більш глибокі коріння мають більшу здатність вловлювати азот. На цьому акцентує керівник дослідницької групи Джонатан Лінч, професор рослинництва в коледжі сільськогосподарських наук штату Пенсільванія.
"Кукурудза-найважливіша культура в світі. У багатих країнах, таких як США, найбільша енергетична, Економічна та екологічна вартість вирощування кукурудзи - це азотні добрива», - сказав Лінч. "І більше половини азотних добрив, внесених в кукурудзу, ніколи не використовується. Вони просто витрачаються даремно-змиваються глибше в ґрунт, де забруднюють ґрунтові води, а деякі з них потрапляють в атмосферу у вигляді парникового газу, закису азоту. серйозна проблема".
Щоб знайти ген, що регулює кут нахилу коренів, дослідники з Пенсільванського університету за чотири роки перевірили майже 500 ліній кукурудзи в Південній Африці. Польові експерименти в центрі сільськогосподарських досліджень імені Рассела Е. Ларсона В Пенсільванії і тепличні експерименти в кампусі університетського парку були проведені для підтвердження фенотипу мутантних рослин і рослин дикого типу, а також для перевірки функціональної корисності змін кута кореня для захоплення азоту.
Коріння вибраних рослин були витягнуті та виміряні, що підтвердило функціональну важливість гена ZmCIPK15. Це викликало приблизно 10-градусну зміну кореневого кута, зазначила Ханна Шнайдер, колишній науковий співробітник лабораторії Лінча, нині викладач університету Вагенінгена в Нідерландах, яка очолила дослідження.
"Поряд з поліпшеним поглинанням азоту з глибини ми очікували побачити, що більш крутий кут росту коренів мутантів cipk15 призведе до кращих характеристик при засухі, але в наших експериментах це не призвело до поліпшення водного статусу рослин», - сказала вона. "Однак це може бути тільки тому, що нам важко моделювати посушливі умови в Пенсільванії».
"Результати дослідження відкривають очі", - зазначив Лінч, визнавши, що був здивований результатом. "Дуже незвично, коли щось вибиваєш, рослина стає краще», - пояснив він. Тому що рослини подібні налагодженим машинам.
«Ви берете ген з цієї точно налаштованої машини, ви не очікуєте, що він буде працювати краще, але це показує, що якщо ви виберете єдиний ген, Ви отримаєте більш глибоке коріння і краще захоплення азоту", - сказав він.
Для Америки ось спосіб знизити основні витрати та вплив на навколишнє середовище від виробництва кукурудзи. Для Африки це відкриття може призвести до більш високих врожаїв кукурудзи, що знизить відсутність продовольчої безпеки. І це відкриття може підтримати відкриття генів, що регулюють більш круті кути коріння для інші злакові рослини, особливо близькі до кукурудзи, такі як сорго і перлове просо.
Також читайте: