Ген Ppd-1 может стать ключом к повышению урожайности пшеницы

Исследователи из Университета Аделаиды обнаружили, что молекулярные пути, регулируемые геном Photoperiod-1 (Ppd-1), можно изменить для увеличения урожайности пшеницы. Работа опубликована в Current Biology.

Ген Ppd-1 традиционно используется селекционерами для более раннего цветения и формирования зерна, чтобы избежать летней жары. Однако у этого подхода есть недостаток.

"Хотя это изменение повышает продуктивность, согласуя развитие с благоприятными условиями, оно также снижает урожай, уменьшая количество колосков и цветков, формирующихся на соцветии пшеницы", — объясняет доктор Скотт Боден.

Изучив гены, на экспрессию которых влияет Ppd-1, команда обнаружила два транскрипционных фактора. Их редактирование позволяет влиять на количество и расположение колосков, а также на сроки колошения.

"Удаление фактора ALOG1 увеличивает ветвление у пшеницы и ячменя, которые обычно образуют неразветвленные соцветия. Это говорит, что данный ген может быть главным регулятором неразветвленных колосьев у культур семейства Triticeae", — говорит доктор Боден.

Полученные знания укажут селекционерам на гены-мишени Ppd-1. Используя генетическое разнообразие, можно создавать генотипы с более высокой урожайностью.

Команда уже проводит полевые испытания отредактированных линий в Исследовательском центре университета.

Интересно, что немецкие учёные независимо обнаружили схожий эффект фактора ALOG1 у ячменя. Это даёт ключи к пониманию эволюции неразветвленных соцветий пшеницы и ячменя в отличие от сильноветвящихся риса и кукурузы.

Австралия — крупнейший в мире экспортёр пшеницы. В 2022 году урожай составил рекордные 36 237 477 метрических тонн.

"Пшеница обеспечивает 20% калорий и белка в рационе человека. Чтобы сохранить продовольственную безопасность для растущего населения, к 2050 году учёным и селекционерам необходимо увеличить урожайность зерна на 60–70%", — подчёркивает доктор Боден.

Такие исследования важны, поскольку предоставляют список генов-мишеней для использования с новыми технологиями, такими как трансформация и генное редактирование, для создания нового разнообразия и повышения продуктивности сельхозкультур.