Идентифицирован ген, снижающий меловидность риса при тепловом стрессе

Высокие температуры подавляют рост и урожайность многих зерновых культур, включая рис, который потребляют около 3.5 миллиардов человек. Хотя большая часть исследований теплового стресса изучала его влияние на количество урожая, он также ухудшает качество зерна. Тепловой стресс особенно известен тем, что вызывает меловидность внутри рисового зерна, что усложняет процесс помола, снижает вкусовые качества для потребителей и рыночную стоимость.

Однако генетические факторы, влияющие на эту стресс-индуцированную меловидность, и способы противодействия ей изучены хуже, чем влияние на урожайность.

Команда Харкамала Валии из Университета Небраски поставила цель: идентифицировать гены, связанные с меловидностью, и разработать более быстрый и эффективный метод её оценки у разных сортов риса. Исследователи подвергли 229 генетически разнообразных растений риса тепловому стрессу в течение пяти дней, а затем собрали и отсканировали зерна каждого растения.

С помощью программы анализа изображений SeedExtractor, разработанной в университете, команда обнаружила, что соотношение отражённых от семян красных и зелёных длин волн помогает оценить степень меловидности. Работа опубликована в журнале Frontiers in Plant Science.

Включив это красно-зелёное соотношение в генетический анализ растений, команда определила один конкретный ген — OsCG5, — который особенно активировался при тепловом стрессе. Количество белков, происходящих от OsCG5 (мера экспрессии гена), резко возросло вскоре после повышения температуры. Этот рост экспрессии также коррелировал с меньшей меловидностью у семян, подвергшихся стрессу. В то же время растения риса, лишённые гена OsCG5, реагировали на тепловой стресс большей меловидностью по сравнению с растениями, содержащими этот ген. Семена растений без OsCG5 также были на 11–17% короче.

Исследователи считают, что дальнейшее изучение OsCG5 может помочь в создании сортов риса, дающих менее меловидные семена в условиях учащающихся волн жары на потеплевшей планете. Использование разработанного командой анализа красно-зелёных пикселей также может ускорить идентификацию других генов, влияющих на меловидность у риса и родственных зерновых культур.