Генетическое редактирование гена малого размера зерна позволяет полностью механизировать селекцию гибридного риса
В исследовании, опубликованном в Nature Plants, группа китайских ученых идентифицировала идеальный ген малого размера зерна GSE3.
Ключевая проблема: Трудоемкие ручные этапы в производстве гибридных семян F1 препятствуют полной механизации в селекции гибридного риса.
Предложенное решение: Разработка мужских стерильных линий с малым зерном и линий-восстановителей с крупным зерном. Это позволяет механически отделять мелкие гибридные семена F1 от смешанных посевов с помощью простого сита.
Ход работы:
- На основе популярного гибридного сорта Tianyouhuazhan (TYHZ) была создана новая мужская стерильная линия с малым зерном Xiaoqiao A (XQA) и крупнозернистая линия-восстановитель Da Huazhan (DHZ).
- Полевые испытания комбинации XQA-DHZ показали возможность полностью механизированного производства, увеличения количества гибридных семян без потери урожайности.
- Ученые определили, что за мелкозерность в XQA отвечает ген GSE3.
- С помощью технологии CRISPR-Cas9 было проведено редактирование гена GSE3 в системах гибридного риса, что привело к полностью механизированному производству семян и значительному увеличению их количества.
Механизм действия: Белок GSE3 относится к N-ацетилтрансферазам и влияет на уровень ацетилирования гистонов. Он рекрутируется фактором транскрипции GS2 к промоторам корегулируемых генов размера зерна, регулируя его.
Значение исследования:
- Для одних элитных сортов механизацию можно достичь, отредактировав только ген GSE3 в мужских стерильных линиях.
- Для других — потребуется редактирование GSE3 в стерильных линиях и крупнозернистого гена GS2 (или других) в линиях-восстановителях.
- Работа открывает новые перспективы для механизированного производства гибридных семян и для других важных сельскохозяйственных культур.