Метаболическая модель геномного масштаба может повысить урожайность картофеля

Учёные из Потсдамского и Эрлангенского университетов, Института молекулярной физиологии растений Общества Макса Планка и Национального института биологии (Любляна) создали метаболическую модель геномного масштаба potato-GEM, чтобы изучить компромисс между ростом и защитой в контексте метаболизма сельскохозяйственных культур. Эта первая крупномасштабная метаболическая реконструкция такого рода представляет собой полезный ресурс для выведения сортов растений с улучшенной стрессоустойчивостью и высокой урожайностью в будущем.

Картофель — одна из важнейших культур в мире. Вирусные инфекции и заражение вредителями, включая колорадского жука, могут приводить к ежегодным потерям до 80% урожая. Растения, атакованные этими биотическими стрессорами, замедляют рост, чтобы сохранить молекулярные ресурсы для производства сигнальных и защитных соединений. И наоборот, быстрый рост растений часто сопровождается повышенной восприимчивостью к вредителям и патогенам, так как приоритет отдаётся росту, а не защите.

Команда исследовала этот компромисс с помощью подходов моделирования на основе геномно-масштабных метаболических моделей (GEM) картофеля. Результаты опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

«Крупномасштабная метаболическая реконструкция potato-GEM охватывает весь известный вторичный метаболизм у этого важного вида сельскохозяйственных культур», — сообщает Зоран Николоски, профессор биоинформатики Потсдамского университета и руководитель группы в Институте молекулярной физиологии растений Общества Макса Планка. Математическая модель позволяет проводить обширный анализ взаимодействия между процессами роста и защиты и является отличной платформой для дальнейшей разработки и применения.

«Понимание молекулярных механизмов реакции растений на стресс может улучшить стратегии селекции и помочь нам создавать сорта сельскохозяйственных культур с повышенной стрессоустойчивостью, урожайностью и качеством».