Идентификация белка типа фактора фон Виллебранда A, влияющего на морфологию зерна и флагового листа пшеницы

Размер зерна положительно коррелирует с его весом, а флаговый лист служит основным источником фотосинтетических ассимилятов для развития зерна. Таким образом, морфология зерна и флагового листа является определяющим фактором потенциальной урожайности пшеницы.

Группа исследователей под руководством Лю Лусяна из Института наук о культурах Китайской академии сельскохозяйственных наук идентифицировала белок, содержащий домен фон Виллебранда типа A (vWA) и Vwaint, который влияет на размер зерна и морфологию флагового листа. Работа опубликована в журнале Science China Life Sciences.

Учёные идентифицировали мутант round grain 1 (rg1) с более коротким флаговым листом и высотой растения на фоне озимого сорта пшеницы Zhongmai 175. Ген rg1 был точно картирован в физический интервал размером 163 kb на хромосоме 7D. Анализ последовательности генов показал, что ген TraesCS7D02G010200, кодирующий белок с доменами vWA и Vwaint, является кандидатом на роль RG1. Миссенс-мутации в семи мутантах с круглым зерном/коротким флаговым листом на фонах сортов Jing411 и Nongda5181 подтвердили, что TraesCS7D02G010200 является причинным геном, ответственным за изменение размера зерна и морфологии флагового листа.

Моделирование структуры белка показало, что аминокислотные замены в критических для сворачивания белка сайтах, особенно в высококонсервативном домене Vwaint, приводят к фенотипу круглого зерна/короткого флагового листа. Дальнейший анализ белковых взаимодействий и содержания гормонов позволяет предположить, что белок RG1 может регулировать уровни гиббереллинов (GA) и абсцизовой кислоты (ABA) через взаимодействие с белком синтеза изопреноидов MCT, что может способствовать уменьшению размера зерна и длины флагового листа.

В исследовании также использовались популяции с естественной изменчивостью для идентификации гаплотипов, ассоциированных с различными признаками, связанными с размером зерна.

Это исследование раскрывает функции домена vWA в регуляции размера зерна и морфологии флагового листа. Оно предоставляет теоретическую основу и генетические ресурсы, включая гаплотипы RG1, которые могут способствовать улучшению размера и веса зерна у пшеницы и, возможно, других зерновых культур.