Разгадана 58-летняя генетическая загадка кукурузы, что может повлиять на селекцию растений

Исследователи обнаружили мутантный ген Ufo1 (Unstable factor for orange1), который "включает" ген pericarp color1 (p1), ответственный за появление красных пигментов в тканях кукурузы. Это открытие решает почти шестидесятилетнюю загадку и может иметь значение для будущей селекции растений.

  • История вопроса: Мутантные растения кукурузы с нестабильным проявлением красной пигментации были идентифицированы в 1960 году доктором Чарльзом Бернхэмом. Семена этой линии были получены командой профессора генетики кукурузы из Penn State Сурендера Чопры в 1997 году.
  • Методы: Более 20 лет работы, включая интрогрессию гена Ufo1 в различные инбредные линии, выращивание и обратное скрещивание более 4000 растений, а также применение современных методов: RNA-sequencing, генетического картирования, клонирования генов и анализа данных следующего поколения.
  • Механизм: Красную пигментацию вызывает ген p1. Однако её нестабильное появление контролируется геном Ufo1, который, в свою очередь, активируется транспозоном ("прыгающим геном"), расположенным рядом.
    • Когда транспозон "включен", активируется Ufo1, который запускает ген p1, что приводит к синтезу красных пигментов.
    • Когда транспозон "выключен", Ufo1 и путь пигментации p1 "молчат". Эта изменчивость и была причиной долгой неидентификации гена.
  • Значение: Ген Ufo1 может быть "мастер-регулятором", который при сверхэкспрессии сигнализирует растению о стрессе, даже в его отсутствие. В растениях Ufo1 наблюдается:
    • Накопление сахаров в листьях.
    • Резкое увеличение содержания мейзина — природного инсектицида кукурузы — в шелке.
  • Перспективы: Понимание регуляции гена Ufo1 может приблизить к целенаправленной селекции для:
    • Повышения содержания мейзина (защита от вредителей).
    • Увеличения содержания сахаров (производство биотоплива).
    • Лучшего понимания молекулярных путей реакции растений на стресс (жара, холод, засуха), что важно в условиях изменения климата.

Исследование опубликовано в журнале The Plant Cell.

2019-01-18