Новый ген помогает злакам вовремя зацвести весной

Растения эволюционно научились не цвести зимой, чтобы не тратить ресурсы до таяния снега. Процесс, называемый яровизацией, блокирует цветение до тех пор, пока растение не почувствует достаточный период холода. Исследователи из Университета Висконсин-Мэдисон идентифицировали ген, который не дает злакам вступить в цикл цветения до наступления подходящего сезона.

• Для многих растений (например, некоторых сортов пшеницы) выгодно укорениться осенью, но избежать цветения до наступления сильных холодов. Это позволяет им полностью использовать вегетационный период весной.

Генетический механизм яровизации

Известно, что у злаков ген VRN1 запускает яровизацию, активируя группы других генов. Однако оставалось неясным, что сдерживает VRN1, предотвращая цветение осенью или во время зимних оттепелей.

Используя небольшую средиземноморскую траву Brachypodium (ложный пырейник) в качестве модели, ученые смоделировали холодные сезоны в лабораторных холодильниках.

«Мы обнаружили ген, который подавляет ген VRN1 до наступления зимы», — говорит Дэниел Вудс, первый автор исследования, опубликованного в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Сравнивая ДНК обычных растений Brachypodium с ДНК мутантных форм, которые цветут без ожидания холода, исследователи нашли ген, названный RVR1 (от repressing VRN1 — «подавляющий VRN1»).

Значение для сельского хозяйства и биоэнергетики

Предполагается, что RVR1 выполняет ту же функцию у других злаков умеренного пояса, требующих яровизации.

«Злаки — включая кукурузу, пшеницу, овес, рожь и ячмень — обеспечивают более 80% нашего потребления калорий во всем мире», — отмечает Вудс.

Открытие нового гена представляет интерес для селекционеров зерновых культур. Кроме того, оно может помочь в биоэнергетике.

Мискантус (просовидная трава), рассматриваемый как сырье для производства биотоплива (например, этанола), не требует яровизации. Он медленно растет и цветет в начале лета.

«Мы считаем, что есть хороший шанс, что перенос гена RVR1 из Brachypodium в мискантус задержит его цветение. Разная степень задержки цветения может повлиять на урожайность и улучшить ее», — говорит Рик Амазино.

Дальнейшие исследования

Лаборатория Амазино продолжит изучать разные типы Brachypodium, адаптированные к зимам различной длины и суровости, чтобы понять генетические различия между требованием короткой и длинной зимы.

«Злаки — очень важные культуры, и эта модель для изучения цветения может рассказать нам многое о том, как они работают», — заключает Амазино.