Бесплодные колоски повышают урожайность сорго и родственных злаков

Основные зерновые культуры (рис, пшеница, кукуруза, сорго, сахарный тростник) относятся к семейству злаков. У растений трибы Andropogoneae, которая покрывает 17% поверхности Земли, соцветия (колоски) расположены парами: один — плодущий (образует семя), а второй — бесплодный (у некоторых видов производит только пыльцу). Эта структура сохранялась 15 миллионов лет, что указывает на её важную функцию.

Учёные из Donald Danforth Plant Science Center (лаборатории Элизабет Келлог и Дага Аллена) исследовали роль бесплодного колоска. Используя радиоактивные и стабильные изотопы углерода, RNA-seq и иммунолокализацию Rubisco, они обнаружили:

• Бесплодный колоск активно фотосинтезирует и захватывает углерод из воздуха.
• Захваченный углерод переносится в плодущий колосок, где используется для энергии и запасается в семени.

Эксперимент: При удалении бесплодных колосков с части ветвей сорго масса семян (урожайность) снизилась примерно на 9%.

"Мы думали, что эти структуры — рудиментарные, но оказалось, они весьма полезны для продуктивности", — Тейлор О'Бушон, первый автор.

Исследование "Sterile spikelets contribute to yield in sorghum and related grasses" опубликовано в журнале Plant Cell.

"Это отличный пример того, как органы и структура растения могут влиять на биомассу и урожайность ранее неизвестными способами", — Даг Аллен.

Успех работы стал возможен благодаря сотрудничеству и использованию передовых технологий центров Advanced BioImaging, Plant Growth и Proteomics and Mass Spectrometry в Danforth Center.

Следующий шаг — определить, как бесплодные колоски влияют на урожайность у разных сортов в полевых условиях. Существующее разнообразие сорго может показать, связан ли размер бесплодного колоска с размером семени.