В рамках междисциплинарного исследования, нацеленного на изучение молекулярных механизмов, была обнаружена важная роль гена MKK3 в активации семян. Этот ген обладает значительным потенциалом для повышения стрессоустойчивости зерновых культур в условиях изменяющегося климата. MKK3 играет ключевую роль в регуляции продолжительности периода покоя семян, что открывает новые перспективы для селекции и генетической инженерии.
Семенной покой — это состояние, при котором семена не прорастают даже при оптимальных условиях. Преждевременное прорастание в колосе до сбора урожая приводит к экономическим потерям, оцениваемым более чем в один миллиард долларов ежегодно. Длительный период покоя также задерживает посевные работы, что негативно сказывается на сельскохозяйственном календаре и урожайности.
Ген MKK3 контролирует продолжительность периода покоя семян. Уровень его экспрессии и количество копий напрямую влияют на этот процесс: чем выше уровень экспрессии и больше копий гена, тем короче период покоя и быстрее происходит прорастание. Таким образом, MKK3 можно считать "биологическим регулятором", который управляет переходом семян из состояния покоя к активному росту.
Анализ тысячи образцов ячменя из разных регионов мира показал, что в результате естественного и искусственного отбора сформировались различные варианты гена MKK3. В регионах с влажным климатом, таких как восточные области, преобладали формы с длительным покоем, защищавшие семена от преждевременного прорастания. В североевропейских странах культивировались сорта с коротким периодом покоя, что было особенно важно для пивоваренной промышленности, где быстрое прорастание зерна имеет ключевое значение.
Особое внимание привлекло изучение голозёрных сортов ячменя с высокой активностью гена MKK3, выращиваемых на Цинхай-Тибетском плато. Эти сорта демонстрируют способность быстро прорастать в высокогорных условиях, что позволяет фермерам оптимизировать сроки сбора урожая и улучшить технологии сушки, обжарки и измельчения зерна. Это способствует сохранению и ускорению прорастания семян даже в неблагоприятных условиях.
Ученые считают, что внедрение различных вариантов гена MKK3 в селекционные программы может значительно повысить устойчивость зерновых культур к климатическим стрессам. Генетическая модификация станет важной частью стратегии обеспечения продовольственной безопасности и развития устойчивого сельского хозяйства в условиях глобальных климатических изменений, пишет progorodsamara.ru.