Учёные обнаружили генетический механизм, повышающий потенциал урожайности злаков

Исследователи под руководством Андреа Ивленд, доктора философии, из Центра наук о растениях имени Дональда Данфорта, определили генетический механизм, контролирующий признаки развития, связанные с производством зерна у злаков. Работа проводилась на Setaria viridis — модельной системе для злаков, родственной важным сельскохозяйственным культурам, таким как кукуруза, сорго, просо и сахарный тростник.

Основные выводы исследования, опубликованного в журнале The Plant Cell:

• Учёные картировали генетический локус в геноме S. viridis, который контролирует рост стерильных веточек — щетинок (bristles), образующихся на соцветиях некоторых злаков.
• Было обнаружено, что эти стерильные щетинки изначально запрограммированы быть колосками (spikelets) — структурами, производящими цветки и зерно.
• Превращение колоска в щетинку определяется на ранних стадиях развития соцветия и регулируется классом растительных гормонов — брассиностероидами (BRs).
• Локальное нарушение синтеза BR может не только преобразовать стерильную структуру в зерносодержащую, но и привести к формированию двух цветков на один колосок вместо типичного одного.

Эти фенотипы, зависящие от брассиностероидов, представляют два потенциальных пути для увеличения производства зерна у просовидных культур, включая малоизученные виды, имеющие важное значение для развивающихся стран.

Исследование демонстрирует, как модель Setaria viridis позволяет получить фундаментальное понимание механизмов, управляющих производством семян у злаков. По словам авторов, появляющиеся генетические и геномные инструменты для Setaria ускоряют изучение молекулярных путей и позволяют манипулировать ими в системе, родственной продовольственным культурам, что приближает возможность проектирования оптимальной архитектуры растений для повышения урожайности.