Урожайность кукурузы зависит от неожиданной «второй работы» гена
Культурная кукуруза сильно отличается от своего дикого предка теосинте. Селекция позволила повысить урожайность и облегчить сбор. Однако перед лицом изменения климата и роста населения необходимы новые способы оптимизации.
Исследователи из Cold Spring Harbor Laboratory (CSHL) обнаружили связь между урожайностью кукурузы и активностью гена RAMOSA3, связанного с метаболическим путем растения. Это открытие может помочь в создании более устойчивых и урожайных сортов.
Профессор Дэвид Джексон и его команда установили, что ген RAMOSA3 влияет на ветвление растения, что напрямую сказывается на урожайности. Избыток ветвей заставляет растение тратить энергию на их рост, а не на формирование семян.
В норме початок кукурузы не ветвится. Однако у мутантов, лишенных гена RAMOSA3, формируются разветвленные, «узловатые» початки.
Изначально ученые предположили, что за этот эффект отвечает фермент TPP, который кодируется геном RAMOSA3, и фосфат сахара T6P, на который он действует. Предполагается, что T6P обладает сигнальными свойствами, хотя его точная функция остается «во многом неясной».
Затем ученые обнаружили, что родственный ген TPP4 также контролирует ветвление, но его эффект не был связан с ферментативной активностью. Это навело на мысль, что с RAMOSA3 может быть аналогичная ситуация.
В ходе эксперимента исследователи заблокировали только ферментативную активность, связанную с RAMOSA3, но не сам ген. В результате образовались нормальные, неразветвленные початки. Это указывает на то, что хотя RAMOSA3 контролирует активность фермента, сама эта активность не отвечает за контроль ветвления.
Таким образом, ген, вероятно, выполняет «вторую работу» (moonlighting) — скрытую функцию, не связанную с его основной ферментативной активностью. Выяснение природы этой функции станет задачей будущих исследований.
Результаты работы, опубликованные в журнале Nature Plants, могут привести к повышению урожайности и эффективности сбора не только кукурузы, но и других культур, таких как рис и киноа.