Обнаружен ген, регулирующий угол роста корней у кукурузы

Международная группа исследователей под руководством Университета Пенсильвании обнаружила ген, регулирующий угол роста корней у кукурузы. Это открытие дает новый инструмент для селекции культур с более глубокой корневой системой и улучшенной способностью к поглощению азота.

Ключевое открытие

• Ген: ZmCIPK15. Он отсутствовал в естественной мутантной линии кукурузы, корни которой растут под более крутым углом и глубже проникают в почву.
• Метод обнаружения: полногеномный поиск ассоциаций (genome-wide association study).
• Эффект мутации: изменение угла роста корней примерно на 10 градусов.

Почему это важно?

• Азотный цикл: Более глубокие корни лучше улавливают азот. В США до половины вносимых азотных удобрений не усваивается, загрязняя грунтовые воды и способствуя выбросам парникового газа N₂O.
• Продовольственная безопасность: В бедных регионах, таких как Африка, где почвы бедны азотом, а удобрений не хватает, глубоко укореняющаяся кукуруза может значительно повысить урожайность.

Результаты экспериментов

Полевые и тепличные эксперименты подтвердили фенотип мутанта. При ограниченной доступности азота мутант cipk15 показал значительное преимущество по сравнению с диким типом после 70 дней роста:

• Биомасса побегов: на 18% больше.
• Накопление азота в побегах: на 29% больше.

Перспективы

Открытие ZmCIPK15 открывает путь к:

1. Снижению затрат и экологического ущерба от производства кукурузы в развитых странах.
2. Повышению урожайности и борьбе с голодом в развивающихся регионах.
3. Поиску аналогичных генов, регулирующих угол роста корней у других злаков (сорго, просо).

Исследование опубликовано в журнале Plant, Cell and Environment.