Відкриття нового гена «Зеленої революції» сіє надію на стійку до посухи пшеницю
Низькорослі або напівкарликові сорти пшениці з покращеною стійкістю до посухи незабаром можуть бути вирощені на полях у всьому світі після захоплюючого наукового відкриття.
Дослідники з Центру Джона Іннеса у співпраці з міжнародною групою дослідників виявили новий ген зменшення висоти Rht13, який означає, що насіння можна садити глибше у ґрунт, забезпечуючи доступ до вологи, без несприятливого впливу на появу сходів, що спостерігається у існуючих сортів пшениці.
Фенотипові характеристики Magnif (Rht-B13a) та Magnif M (Rht-B13b). (A) Magnif та (B) Magnif M, вирощені в тепличних умовах на стадії зростання Zadoks 69. Динаміка розвитку (C) довжини стебла та (D) довжини квітконоса у пшениці, вирощеної в польових умовах. Точки даних поєднують вимірювання 5-10 окремих рослин, вирощених у полі. Стовпчики похибок є SEM.
Сорт пшениці з геном Rht13 можна було б швидко схрестити з сортами пшениці, щоб фермери могли вирощувати пшеницю зменшеної висоти в більш сухих ґрунтових умовах.
«Ми знайшли новий механізм, який може створювати сорти пшениці із зменшеною висотою без деяких недоліків, пов'язаних із звичайними генами напівкарликовості. Відкриття гена, його ефектів та точного розташування в геномі пшениці означає, що ми можемо дати селекціонерам ідеальний генетичний маркер, що дозволяє їм вирощувати більш стійку до клімату пшеницю», - сказала керівник групи Центру Джона Іннеса доктор Філіпа Боррілл, співавтор дослідження.
Дослідження, опубліковане в Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), передбачає, що додаткові агрономічні переваги нового гена напівкарликовості можуть включати жорсткіші стебла, здатні краще протистояти негоді.
З 1960-х років і «Зеленої революції» гени зменшеної висоти збільшили глобальні врожаї пшениці, тому що вироблена ними короткостебельна пшениця вкладає більше коштів у зерно, ніж у стебла, і покращує стоячий стан.
Однак гени Зеленої революції, виведені в пшеницю, також мають суттєву нестачу: коли ці сорти висаджують глибше, щоб отримати доступ до вологи в умовах обмеженої води, вони можуть не досягти поверхні ґрунту.
Нещодавно відкритий ген карликовості Rht13 вирішує цю проблему появи проростків, тому що ген діє в тканинах вище за стебло пшениці. Таким чином, механізм карликовості набирає чинності лише після того, як розсада повністю проросла. Це дає фермерам значну перевагу за більш глибокої посадки в посушливих умовах.
Відкриття гена карликовості Rht13 стало можливим завдяки недавнім досягненням у дослідженнях геному пшениці, головним чином публікації у 2020 році Pan Genome, атласу 15 геномів пшениці, зібраних з усього світу.
Більш ранні дослідження ідентифікували локус Rht13 - область ДНК - як розташовану на хромосомі 7B геному пшениці, але основний ген не був ідентифікований.
У співпраці з групою Вольфганга Шпільмейєра з CSIRO Australia дослідники використовували секвенування РНК та хромосом, щоб відстежити новий ген напівкарликовості.
Вони виявили одноточкову зміну мутації - зміну однієї літери в послідовності ДНК - і ця варіація в локусі Rht13 кодує автоактивний ген NB-LRR, ген, пов'язаний із захистом, який весь час включений.
Експерименти з перевірки ефектів гена на ряді трансгенних рослин пшениці підтвердили, що варіація Rht13 являє собою новий клас генів зменшеної висоти, які частіше пов'язані зі стійкістю до хвороб, на відміну від генів, що широко використовуються «зеленої революції» (Rht-B1b і Rht-D1b) . )) які пов'язані з гормонами і тому впливають на загальне зростання.
"Це захоплююче відкриття, тому що воно відкриває новий спосіб використання цих аутоактивних генів NB-LRR у селекції у сільському господарстві". пояснює лікар Боррілл.
«У посушливих умовах альтернативний ген зменшеної висоти дозволить фермерам сіяти насіння на глибину і їм не доведеться робити ставку на проростання сходів. Ген карликовості, пов'язаний із патогенами, може сприяти посиленню реакції стійкості до певних патогенів».
Наступним кроком у цьому дослідженні буде перевірка того, як цей ген працює у різних агрономічних умовах від Великобританії до Австралії. Дослідницька група також вивчає, як працює цей механізм, та досліджує гіпотезу про те, що це може бути пов'язане з молекулярними обмеженнями клітинної стінки, що перешкоджають подовженню.
P.S. На нашому сайті Ви можете переглянути перелік сортів, які зареєстровані в Україні, зокрема і сортів озимої пшениці. Також Ви можете переглянути оголошення щодо їх продажу або розмістити своє.
Також читайте: