Как гены контролируют высоту растений

Новое исследование раскрыло генетические механизмы, определяющие архитектуру и характер роста растений — от приземистых розеток до высоких стеблей. Это открытие может помочь в создании более продуктивных сельскохозяйственных культур.

Противоречивые потребности роста

Растениям необходимо балансировать между защитой от поедания (низкий рост) и эффективным распространением семян (быстрое вытягивание). Это хорошо видно на примере одуванчика или модельного растения Arabidopsis.

Генетический переключатель

Исследователи из John Innes Centre с помощью генетического анализа, микроскопии и ChIP-секвенирования обнаружили, что компактный рост контролируется двумя типами генов: ATH1 и DELLA. Они работают параллельно.

• Чтобы переключить рост с компактного на вытянутый, необходимо "отключить" оба типа генов.
• Если активен хотя бы один из них, он блокирует работу известных генов, которые обычно способствуют удлинению стебля (например, в ответ на свет).

Профессор Роберт Сабловски: "Мы теперь понимаем, как реакции на окружающую среду могут модифицироваться в определённых частях растения для формирования его характерной формы".

Значение для сельского хозяйства

• Аналогичный механизм с двумя генами обнаружен у риса, что указывает на его универсальность.
• Гены, контролирующие высоту растений (особенно DELLA), уже широко используются в селекции. Они лежали в основе "зелёной революции" середины XX века, повышая урожайность и облегчая сбор.
• Более точное понимание этих генов позволит целенаправленно улучшать форму сельскохозяйственных культур.

Следующие шаги

Учёные планируют изучить, как регулируется активность гена ATH1.

Доктор Махвиш Эйяз: "Если мы сможем изменить место или время активности ATH1, это откроет полезные способы модификации высоты и формы растений... ATH1 и DELLA гены подавляют рост стебля, частично блокируя гены, отвечающие на свет. Но это не вся история — они регулируют множество других генов и процессов, большинство из которых ещё не изучено".