Генетики растений продемонстрировали новый способ повышения урожайности кукурузы
Группа генетиков растений из Cold Spring Harbor Laboratory (CSHL) успешно подтвердила «простую гипотезу» для значительного повышения урожайности кукурузы (Zea mays).
Исследование профессора CSHL Дэвида Джексона и его коллег, опубликованное в Nature Genetics, является результатом более десяти лет работы. Оно сосредоточено на увеличении количества семян (зерен) растения.
Гипотеза и механизм
- Гипотеза: Увеличение размера меристемы соцветия — резервуара стволовых клеток, из которых формируются цветы, а затем семена, — даст больше физического пространства для развития зерен.
- Ключевой ген: Анализ количественных признаков (QTLs) указал на ген FASCIATED EAR2 (FEA2), который Джексон впервые клонировал в 2001 году.
Результаты эксперимента
Исследователи создали мутантные версии гена FEA2, которые были ослаблены, но оставались частично функциональными. Это привело к:
- Увеличению размера меристемы.
- Формированию початков с 18–20 рядами и до 289 зерен.
- Для сравнения: дикий тип тех же сортов имел 14–16 рядов и 256 зерен.
Урожайность и преимущества
- Прирост урожая у успешных мутантов FEA2 составил около 13%.
- Этот рост был достигнут без сокращения длины початков и без фасциации (деформации, уплощающей початок), которые наблюдаются при полном отсутствии гена FEA2.
Контекст и перспективы
- Дикий предок кукурузы, теосинте, имеет всего 2 ряда зерен, тогда как современные элитные сорта — до 20.
- Следующий шаг — скрещивание «слабого» аллеля FEA2, связанного с высокой урожайностью, с лучшими современными линиями кукурузы для создания более урожайных растений.