Генетический механизм карликовости у яблонь: ключевая роль гена MdARF3

Выращивание яблок в значительной степени зависит от карликовых подвоев, таких как M9, для высокоплотной посадки и улучшения качества плодов. Однако точные механизмы карликового эффекта оставались неясными.

Исследовательская группа из Китайского сельскохозяйственного университета под руководством И Ван и Чжэньхая Хана опубликовала результаты в журнале Horticulture Research 23 февраля 2024 года. Исследование сосредоточено на гене MdARF3, расположенном в локусах Dw1, и его дифференциальной экспрессии у карликовых и сильнорослых подвоев яблони.

Было установлено, что экспрессия MdARF3 в корневой системе карликового подвоя M9 ниже, чем у сильнорослых подвоев, из-за делеции (удаления фрагмента) в промоторной области гена. Эта делеция значительно влияет на транскрипционную активность MdARF3, что приводит к замедленному росту корней и растения. Эксперименты на трансгенном табаке и яблоне показали, что более высокая экспрессия MdARF3 способствует развитию более длинной корневой системы и увеличению высоты растения.

Дальнейший молекулярный анализ показал, что транскрипционный фактор MdWOX4-1 позитивно регулирует MdARF3, связываясь с его промотором. Однако у генотипа M9 делеция элемента WUSATAg в промоторе MdARF3 предотвращает это взаимодействие. Это приводит к снижению экспрессии MdARF3 и последующему карликовому росту.

Как заявил старший исследователь д-р И Ван: «Наши результаты проливают свет на генетические механизмы карликовости яблони и открывают новые возможности для молекулярной селекции. Нацеливаясь на путь MdARF3, мы можем разработать улучшенные карликовые подвои».

Открытие генетического «переключателя» MdARF3 имеет важное значение для программ селекции яблони. Манипулируя экспрессией этого гена, можно создавать новые карликовые подвои, сочетающие преимущества высокой плотности посадки, раннего плодоношения и превосходного качества плодов.