Расшифрован генетический механизм преждевременного прорастания ячменя
Преждевременное прорастание (PHS) — прорастание зерна на колосе до уборки урожая — ежегодно приводит к гибели урожая на миллиарды долларов по всему миру. Явление провоцируют тёплая влажная погода и другие факторы, что угрожает продовольственной безопасности. Исследователи из Carlsberg Research Laboratory (Дания) раскрыли генетический механизм, контролирующий сроки прорастания ячменя.
Проблема, созданная человеком
PHS — следствие одомашнивания. Ранние земледельцы отбирали сорта с пониженной естественной семенной покоем (паузой перед прорастанием), чтобы быстро высевать после сбора, иногда получая два урожая. Обратной стороной стала уязвимость: при наступлении подходящей погоды до жатвы весь урожай начинает прорастать, делая зерно непригодным для хранения, пищевой промышленности или пивоварения.
Для изучения PHS учёные сосредоточились на гене MKK3, известном своей ролью в контроле покоя у злаков. Они проанализировали ДНК более 1000 сортов ячменя со всего мира и в полевых условиях выращивали сорта, подвергая половину растений условиям, вызывающим PHS.
Генетические данные
Согласно исследованию, опубликованному в журнале Science, покой контролируется несколькими вариантами (копиями) гена MKK3, а не одним. У дикого ячменя — одна копия, у одомашненных сортов — несколько. Чем больше копий MKK3 у растения, тем сильнее сигнал к прорастанию и короче период покоя.
Исследование также показало, как распространение вариантов MKK3 зависело от климата и нужд древних земледельцев. Гиперактивные варианты отбирались фермерами Северной Европы для лучшего качества солода. Менее активные варианты (высокий покой) предпочитали в влажном климате Восточной Азии, чтобы урожай переживал муссоны без прорастания.
Эти генетические данные позволят селекционерам создавать идеальные для любого региона сорта. «Наша работа показывает, что понимание генетической сложности покоя может помочь в создании ячменя, который будет и продуктивным, и устойчивым к изменению климата».