Учёные нашли ген, который может привести к созданию устойчивой «пикси»-кукурузы

Широко распространённый в растениях ген был впервые идентифицирован как ключевой переносчик гормона, влияющего на размер кукурузы. Это открытие даёт селекционерам новый инструмент для выведения желаемых карликовых сортов, которые могут повысить устойчивость и прибыльность культуры.

Команда учёных под руководством Университета штата Айова потратила годы, чтобы определить функции гена ZmPILS6. Теперь они охарактеризовали его как важный фактор, определяющий размер и архитектуру растения, — переносчика гормона ауксина, который регулирует рост корней под землёй и побегов (стеблей) над землёй. Их результаты опубликованы в Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

Используя «обратный генетический скрининг» (от гена к признакам растения) в сочетании с другими методами, группа проследила роль своего гена в развитии кукурузы. На всестороннюю характеристику ZmPILS6 и подтверждение его роли в регуляции роста ушло семь лет.

При «нокауте» этого гена у модифицированных мутантных растений подавлялось образование боковых корней и уменьшалась высота растения. Исследование привело к получению временного патента на его потенциальное использование в селекционных программах для создания низкорослой, но высокопродуктивной кукурузы.

«Я думаю об этом как о "пикси"-кукурузе. К ней есть большой интерес по многим причинам, включая сниженное потребление воды и питательных веществ, а также способность выдерживать сильный ветер», — говорит руководитель исследования Дайор Келли.

Изучая ZmPILS6 в кукурузе, исследователи сделали ещё одно любопытное открытие: этот ген, по-видимому, оказывает противоположное влияние на рост растения по сравнению со сходным геном у Arabidopsis — модельного растения, часто используемого в исследованиях.

«Это было очень неожиданно. Это показывает, что растительные белки, эволюционировавшие в разных контекстах, могут вести себя по-разному. Это подчёркивает необходимость изучать гены непосредственно в ключевых культурах, представляющих интерес, а не думать, что мы понимаем их, основываясь на том, как они работают у других растений», — пояснила Келли.

Келли называет это исследование «фундаментальным» для понимания гена, влияющего на множество сложных признаков роста, который эволюция сохранила у многих растений — от водорослей до кукурузы. «Оно также является "прикладным", поскольку связывает фундаментальные знания с генетическими ресурсами, которые можно использовать для улучшения селекционных программ», — сказала она.