Методы редактирования генов помогли выявить фактор устойчивости к перепадам температур, который может защитить пшеницу от все более непредсказуемых проблем, связанных с изменением климата.
Исследователи из Центра Джона Иннеса сделали открытие в ходе экспериментов по изучению фертильности пшеницы у растений, подвергающихся воздействию высоких или низких температур.
Урожайность пшеницы зависит от температуры, особенно на начальных этапах мейоза, когда хромосомы из родительских клеток перекрещиваются и объединяются в пары при формировании семян следующего поколения.
Мейоз у пшеницы наиболее эффективно протекает при температуре 17–23°С. Известно, что развивающаяся пшеница плохо переносит жаркие температуры. Выявление генетических факторов, которые помогают стабилизировать фертильность пшеницы вне оптимальных температур, крайне важно при выведении устойчивых к климатическим изменениям культур.
Ранее исследования показали, что ген DMC1, вероятно, отвечает за протекание мейоза пшеницы при низких и высоких температурах. Ученые использовали методы редактирования генов для удаления DMC1 из сорта китайской яровой пшеницы, а затем провели серию контролируемых экспериментов по наблюдению за влиянием различных температур на мейоз у мутировавших растений.
В результате экспериментов выяснилось, что примерно через неделю растения, подвергшиеся генному редактированию, значительно пострадали при температуре 13°C, причем у 95% растений наблюдалось снижение числа кроссинговеров (процесс обмена участками гомологичных хромосом во время конъюгации в профазе первого деления мейоза). Растения пшеницы, выращенные при 30°С, также показали снижение числа кроссинговеров по сравнению с контрольными растениями.
Полученные результаты подтверждают, что ген DMC1 отвечает за сохранение мейотических кроссинговеров при низких и высоких температурах.
Учитывая, что сокращение числа кроссинговеров существенно влияет на урожайность зерна пшеницы, результаты исследования имеют важное значение для селекционеров в условиях изменения климата.
Неблагоприятные погодные условия, вредители и возбудители болезней негативно влияют на качество и количество урожая сельскохозяйственных культур. Весь семенной и посадочный материал, прошедший исследование в аккредитованных лабораториях Всероссийского центра карантина растений Россельхознадзора (ФГБУ «ВНИИКР»), свободен от карантинных вредных организмов и может быть безопасно использован.
Источник: Tracie N. Draeger et al, DMC1 stabilizes crossovers at high and low temperatures during wheat meiosis, Frontiers in Plant Science (2023). DOI: 10.3389/fpls.2023.1208285