Укрепление стеблей растений: новые данные из генетики перца

Стеблевая полегаемость — серьёзная проблема в сельском хозяйстве, особенно для культур с большой надземной биомассой, таких как перец. Полегание снижает прочность и устойчивость стебля, что серьёзно влияет на урожайность и качество.

Исследования показали, что компоненты клеточной стенки — целлюлоза, гемицеллюлоза и лигнин — критически важны для структурной поддержки. Однако генетические механизмы, лежащие в основе полегаемости стеблей у семейства паслёновых (Solanaceae), остаются в значительной степени неизвестными, что подчёркивает острую необходимость в более глубоком изучении генов, регулирующих прочность стебля и устойчивость к полеганию.

Учёные из Хунаньского сельскохозяйственного университета идентифицировали ген, связанный с прочностью стебля у Capsicum annuum (перец стручковый), как сообщается в журнале Horticulture Research 20 июня 2024 года. Исследование сосредоточено на CaSLR1 — транскрипционном факторе семейства MYB, выявленном в ходе генетического анализа мутантного растения перца, склонного к полеганию.

Результаты показывают, что CaSLR1 играет ключевую роль в регуляции биосинтеза клеточной стенки, тем самым повышая прочность стебля и снижая полегаемость. Функция гена была подтверждена как в перце, так и в томате, что демонстрирует его более широкую значимость для обеспечения устойчивости стебля.

Ген CaSLR1 был идентифицирован при анализе мутанта перца, устойчивого к полеганию стебля. Исследование показало, что этот MYB-транскрипционный фактор необходим для формирования вторичной клеточной стенки. Подавление экспрессии CaSLR1 привело к значительному уменьшению толщины клеточной стенки и прочности стебля. Аналогичные результаты были получены в томатах при нарушении работы гомологичного гена SlMYB61.

Дальнейший анализ выявил, что ген CaNAC6, участвующий в формировании клеточной стенки, положительно регулирует экспрессию CaSLR1. Экспериментальная проверка подтвердила, что CaNAC6 связывается с промотором гена CaSLR1, что подчёркивает важность модуля CaNAC6–CaSLR1 для поддержания целостности стебля. Это исследование углубляет понимание развития стебля и предлагает новые цели для селекции устойчивых культур.

Доктор Сюэсяо Цзоу, старший научный сотрудник, участвовавший в исследовании, отметил: «Это открытие выявляет критический генетический фактор в борьбе с полеганием стеблей у перца. Понимая, как CaSLR1 регулирует биосинтез клеточной стенки, мы можем разработать точные стратегии селекции для укрепления стеблей и повышения урожайности. Наши выводы не только расширяют знания в области генетики растений, но и имеют значительный потенциал для устойчивого сельского хозяйства».

Открытие роли гена CaSLR1 в повышении прочности стебля открывает новые возможности для селекционных программ, направленных на улучшение устойчивости к полеганию у перца и томатов. Сосредоточившись на этом гене, селекционеры смогут выводить сорта, которые минимизируют поломку стеблей, сокращая потери урожая и повышая общую продуктивность.

Кроме того, понимание генетических путей, регулирующих прочность стебля, может помочь в разработке стратегий повышения устойчивости и других культур, способствуя более стабильным и устойчивым сельскохозяйственным практикам в условиях меняющейся среды.