Антагонистические гены регулируют рост стебля риса
Ученые из Университета Нагоя и их коллеги из Японии идентифицировали два антагонистических гена, участвующих в росте стебля риса. Их выводы, опубликованные в журнале Nature, могут привести к новым способам генетической модификации рисовых культур.
Длинные сорта глубоководного риса высаживают в Южной Азии и Западной Африке, чтобы они переживали наводнения. Короткие сорта риса для заливных полей широко культивируются по всему миру, так как их легче собирать.
Ключевым фактором роста растений является гормон гибберелловая кислота. Она активирует деление клеток в ткани стебля, вызывая его удлинение. Селекционерам известно, что высоту растений можно контролировать, стимулируя или ингибируя активность гибберелловой кислоты. Однако точный механизм оставался неясным.
Биолог Мотоки Асикари годами изучал рост и эволюцию риса. Он и команда исследователей провели генетические исследования и выявили два гена, участвующих в регуляции роста риса.
«Мы показали, что гибберелловая кислота необходима, но недостаточна для удлинения стебля», — говорит Асикари.
Интересно, что два гена, названные ACCELERATOR OF INTERNODE ELONGATION 1 (ACE1) и DECELERATOR OF INTERNODE ELONGATION 1 (DEC1), противодействуют друг другу в процессе регуляции.
В присутствии гибберелловой кислоты ACE1 стимулирует деление клеток и удлинение междоузлий стебля у глубоководного риса. У короткого сорта риса для заливных полей не было функционального гена ACE1, но был гомологичный ACE1-подобный ген, который включался для активации удлинения стебля на другой стадии развития растения.
Ген DEC1 был обнаружен как у глубоководного, так и у заливного риса. Его экспрессия снижалась, когда растения глубоководного риса помещали в глубокую воду или обрабатывали гибберелловой кислотой. Однако экспрессия DEC1 продолжалась у заливного риса даже в тех же условиях, что позволяет предположить, что этот ген помогает подавлять рост стебля.
«Мы также обнаружили, что ACE1 и DEC1 консервативны и функциональны у других видов растений, таких как ячмень и другие злаки, поэтому наши исследования улучшают понимание регуляции удлинения стебля у представителей семейства Gramineae, которые могут иметь схожие механизмы», — говорит Асикари.
Следующая цель команды — понять удлинение стебля на молекулярном уровне, идентифицировав факторы, связанные с экспрессией ACE1 и DEC1.
Исследование «Antagonistic regulation of the gibberellic acid response during stem growth in rice» опубликовано в Nature.