В Иллинойсском университете в Урбане-Шампейне (UIUC) изучили геном тысячи тополей и нашли у них ген, который отвечает одновременно за высоту и фотосинтез.
Целью исследования, вышедшего в Developmental Cell, было улучшение эффективности фотосинтеза. Тополя были выбраны как быстрорастущая культура и превосходное сырье для производства биотоплива и биопродуктов.
Используя методы полногеномного поиска ассоциаций GWAS, исследователи взялись найти гены, которые регулируют фотосинтез, замедляя его при избытке солнечной радиации для защиты листьев от повреждений.
Один из генов, который исследователи назвали BOOSTER, оказался необычным, поскольку он уникален для тополя (ген-сирота) и, хотя находится в ядерном геноме, содержит ту же последовательность, что и хлоропласты, в которых происходит фотосинтез.
У деревьев с более высокой экспрессией BOOSTER выше содержание ключевого белка фотосинтеза RuBisCO — и на 37% больший рост (а значит — больше биомасса).
Открытие проверили на резуховидке Таля (Arabidopsis) — популярном у ученых растении, подобном горчице. Введение в нее обнаруженного гена привело к заметному увеличению биомассы и производства семян.
«Это захватывающий первый шаг, хотя это эксперименты небольшого масштаба, и предстоит проделать большую работу. Если мы сможем воспроизвести результаты в больших масштабах — этот ген имеет потенциал для увеличения производства биомассы в сельскохозяйственных культурах», — прокомментировал доцент кафедры биологии растений UIUC Стивен Берджесс.
В последующих исследованиях ученые намерены протестировать BOOSTER в других культурах для оценки увеличения их продуктивности, а также идентифицировать другие гены посредством GWAS.
Найден способ сохранить тополя, но избавиться от пуха
Химики создали искусственный фотосинтез, который в десять раз эффективнее предыдущих