Окончание репродуктивного периода, когда появляются цветы и плоды, является решающим моментом в жизненном цикле растений. Лучшее понимание факторов, контролирующих этот процесс, позволяет создавать более урожайные сорта.
Команда ученых под руководством Научно-исследовательского института молекулярной и клеточной биологии растений (IBMCP), совместного центра Высшего совета научных исследований (CSIC) и Политехнического университета Валенсии (UPV), обнаружила, что ген под названием FUL контролирует продолжительность репродуктивной фазы у таких культур, как горох. Этот ген можно использовать в качестве биотехнологического инструмента для продления этой фазы, увеличивая тем самым производство семян гороха и других бобовых, таких как нут, чечевица или фасоль.
Работа опубликована вжурнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
Однолетние растения имеют только один репродуктивный сезон, производя цветы и плоды. Ученые ищут генетические факторы, которые заставляют растения прекращать цветение, чтобы контролировать продолжительность их репродуктивной фазы. Несколько лет назад группа под руководством Кристины Феррандис, профессора-исследователя CSIC в IBMCP, определила ген под названием FUL (FRUITFULL) как важный регулятор остановки цветения.
«Первые исследования проводились только на арабидопсисе, лабораторном растении, не представляющем агрономического интереса, — вспоминает Феррандис. - Мы хотели знать, одинакова ли эта функция FUL у других видов, особенно видов сельскохозяйственных культур, и можем ли мы использовать эти знания для создания растений, которые дольше производят цветы и плоды и, следовательно, имеют более высокий урожай», — резюмирует она.
С этой целью группа, возглавляемая исследователем CSIC Франсиско Мадуэньо из IBMCP и включающая французских и канадских ученых, изучила роль гена FUL в растениях гороха, бобовых культурах с высокой пищевой ценностью.
«Мы видели, что мутации, которые приводят к потере функции генов FUL у гороха, заставляют растения производить цветы и, следовательно, плоды гораздо дольше. Это говорит нам о том, что FUL контролирует продолжительность репродуктивной фазы не только у модельного растения, но у гороха и других видов сельскохозяйственных растений», - объясняет Феррандис.
«Длительное производство цветов и плодов означает, что у некоторых сортов гороха мутации в генах FUL могут удвоить производство семян, при этом питательные характеристики идентичны немутантным растениям как в теплице, так и в поле», — говорит она.
Авторы исследования подчеркивают, что для получения мутаций в анализируемых генах FUL они использовали банки мутантов, полученные классическими методами без создания трансгенных растений.
В результате «метод получения новых сортов растений может быть основан на традиционном мутагенезе, который используется сегодня и в этом исследовании, или на редактировании генов с помощью CRISPR, наиболее перспективного и мощного инструмента точного земледелия в ближайшем будущем», — говорит Мадуэньо.
«Потенциальное применение этих результатов – использование генов FRUITFULL в качестве биотехнологического инструмента для повышения урожайности зернобобовых культур. Наиболее значительная прибавка урожая семян наблюдается у среднеурожайных сортов гороха. Напротив, у высокоурожайных сортов влияние мутаций в генах FUL невелико», — говорит Феррандис.
Для исследователей гены FRUITFULL могут быть полезны для быстрого и прямого улучшения сортов бобовых. Это очень ценно, поскольку бобовые с такими характеристиками как высокая устойчивость к патогенам или засухе, в настоящее время имеют низкую урожайность.
«Мутация генов FUL в этих сортах, скорее всего, также сделает их высокоурожайными и полезными для сельского хозяйства. Это может быть очень важно, учитывая проблемы, с которыми мы сталкиваемся в контексте климатического кризиса, и необходимость создания сортов, которые смогут лучше противостоять ему», заключают исследователи.
Источник: Universitat Politècnica de València.
Заглавное фото: Медведева Анна, AgroXXI.ru.
Интересна тема? Подпишитесь на наши новости в ДЗЕН | Канал в Telegram | Группа Вконтакте | Дзен.новости.