Обнаружен ключевой ген устойчивости растений к токсичному избытку железа
Избыток железа в кислых почвах, часто возникающий из-за сильных дождей и плохой аэрации, токсичен для растений и угрожает урожаям основных культур, таких как рис, в регионах с сезонами наводнений (Западная Африка, тропическая Азия).
Учёные из Института Солка впервые идентифицировали главный генетический регулятор толерантности к железу — ген GSNOR. Исследование, опубликованное в Nature Communications 29 августа 2019 года, открывает путь к созданию сельскохозяйственных культур с повышенной урожайностью на таких почвах.
Методология и открытие
- Используя естественную изменчивость сотен линий резуховидки Таля (Arabidopsis thaliana), исследователи обнаружили различия в устойчивости к токсичности железа.
- С помощью полногеномного поиска ассоциаций (GWAS) был определён ответственный ген — GSNOR.
Механизм действия
Устойчивость связана с метаболизмом оксида азота — газообразной сигнальной молекулы, участвующей в ответе на стресс. Высокий уровень оксида азота вызывает клеточный стресс и снижает толерантность корней к железу, что происходит при неработающем гене GSNOR. Этот ген, вероятно, играет центральную роль в метаболизме оксида азота и регулирует способность растений реагировать на клеточный стресс и повреждения.
Консервативность механизма
Один и тот же механизм с участием гена GSNOR влияет на толерантность к железу у других видов растений — риса (Oryza sativa) и лядвенца (Lotus japonicus). Это указывает, что данный путь, вероятно, критически важен для всех высших растений.
Перспективы
Открытие может помочь в выведении устойчивых к железу сортов риса для регионов с токсичными почвами. Кроме того, этот ген и путь могут играть роль и у человека, что открывает возможности для новых методов лечения состояний, связанных с перегрузкой железом.