Учёные обнаружили генетический модуль, регулирующий признаки семян сои

Соя (Glycine max) — важнейший мировой источник растительного белка и масла. Повышение её урожайности критически важно для продовольственной безопасности. Однако молекулярные механизмы, определяющие размер, вес и состав семян, оставались неясными.

Исследовательская группа под руководством профессора Чжан Цзиньсона из Института генетики и биологии развития Китайской академии наук обнаружила ключевой генетический модуль, контролирующий характеристики семян сои.

Их исследование, опубликованное в Journal of Integrative Plant Biology 14 августа, показывает, как miR172a и её гены-мишени ERF416/413 влияют на размер, вес, содержание масла и белка в семенах.

• Роль miR172a: Повышенная экспрессия MIR172a приводила к значительному уменьшению и облегчению семян. Она также изменяла профиль жирных кислот: снижала содержание пальмитиновой, стеариновой, олеиновой и линолевой кислот, но повышала уровень линоленовой кислоты, одновременно увеличивая содержание белка.
• Роль генов-мишеней: miR172a вызывает расщепление мРНК генов ERF416 и ERF413. Мутанты по этим генам давали более мелкие семена с меньшим весом 100 семян, но при этом урожайность с растения возрастала до 31,8%, а содержание масла (особенно олеиновой кислоты) повышалось, хотя уровень белка снижался.
• Обратный эффект: Напротив, повышенная экспрессия ERF416 приводила к более крупным и тяжёлым семенам (вес 100 семян увеличивался до 13%), но не влияла на общий урожай и снижала содержание масла.
• Механизм действия: ERF416/413 напрямую связываются с промоторами других генов, таких как GmKIX8-1 (контроль размера семян) и GmSWEET10a (транспорт сахаров), влияя на развитие семян.
• Селекционная ценность: Анализ 289 образцов сои выявил три основных гаплотипа ERF416. Hap1 был связан с более крупными семенами, но низким содержанием масла, а Hap3 — с высоким содержанием масла, что делает его перспективным аллелем для селекции высокомасличных сортов.

«Эта работа определяет модуль miR172a–ERF416/413 как центральный регулятор развития семян сои», — заявил профессор Чжан. Открытие предоставляет ценные генетические ресурсы для выведения сортов с оптимизированной урожайностью и качеством.