Новые открытия в генетике кукурузы помогут выращивать более продуктивные и устойчивые культуры

Исследование под руководством Мичиганского университета, проанализировавшее ДНК из разных клеток почти 200 линий кукурузы, выявило новые данные, которые могут помочь фермерам лучше адаптировать посевы к быстро меняющейся среде.

Новое исследование, возглавляемое Александром Марандом, раскрывает ранее скрытую информацию об активности генов внутри разных типов клеток. Это даёт важный контекст для лучшего понимания связи молекулярной биологии линии растения с её видимыми признаками (фенотипом), такими как количество початков на растении и их размер.

«Большая часть фенотипической вариации происходит от изменений в регуляции гена: когда ген экспрессируется, где он экспрессируется и в каком количестве», — пояснил Маранд.

Хотя полный геном кукурузы был секвенирован более 15 лет назад, а различия в генетическом коде между образцами можно обнаружить, эти молекулярные различия часто не объясняли крупномасштабные различия, важные для фермеров. Учёные предположили, что ключевую роль играет то, как разные клетки используют эти гены.

За последние пять лет возможности изучения генов растений в клеточном контексте значительно расширились. Новое исследование, опубликованное в журнале Science, стало важным шагом в этом направлении.

«Теперь, когда мы можем установить эти связи, мы можем разобрать разные клеточные контексты и начать собирать всё вместе, чтобы оптимизировать растения или интересующий нас признак», — сказал Маранд.

Работа также помогает лучше прогнозировать последствия изменений: будут ли они аддитивными, синергетическими или негативными, и понять, где скрыты лучшие возможности для синергии.

Изучение множества сортов кукурузы пролило свет на эволюционные изменения, показывая, как растение менялось по мере отбора фермерами лучших экземпляров для своей среды.

«Мы обнаружили, что многие из этих изменений затрагивали регуляторные последовательности и имеют уникальные последствия в очень специфических типах клеток. Мы можем использовать эту информацию, чтобы продолжать улучшать растения и делать кукурузу более адаптируемой к разным климатам», — заключил Маранд.