Гены диких персиков могут помочь в адаптации к изменению климата
Исследователи из Института Бойса Томпсона (BTI) идентифицировали гены, которые позволяют персикам и их диким родственникам переносить стрессовые условия. Эти находки могут помочь культурному персику адаптироваться к изменению климата.
Исследование, проведённое под руководством профессора BTI Чжанцзюня Фэя, изучило геномы диких родственников и местных сортов (ландрасов) персика из семи регионов Китая. Учёные выявили гены, ответственные за устойчивость персика к множеству факторов среды, включая холод, засуху и высокий уровень ультрафиолетового излучения (UV-B) на больших высотах.
"Наше исследование предоставляет множество генов-кандидатов, показывая, как персик адаптировался ко всем видам стрессов. Селекционеры могут использовать эту информацию для создания более устойчивых культурных сортов, способных лучше справляться с экстремальными температурами, засухой и другими суровыми условиями", — сказал Фэй.
Исследование описано в статье, опубликованной 9 марта в журнале Genome Research. Работу совместно с Фэем возглавлял профессор Лижун Ван из Китайской академии сельскохозяйственных наук.
Адаптации к холоду, засухе и высокогорью
Учёные собрали 263 образца диких родственников и ландрасос персика. Проведя полногеномные ассоциативные исследования, они идентифицировали более 2700 участков генома, связанных с 51 фактором окружающей среды.
- Холод: У персиков из региона с экстремально низкими зимними температурами обнаружен генетический вариант в гене гистидинфосфотрансферного белка AHP5, предположительно дающий устойчивость к холоду. Уровень этого белка повышался при низких температурах.
- Засуха: Растения из очень засушливого региона имели варианты в нескольких генах пути биосинтеза абсцизовой кислоты (ABA), регулирующего реакцию на засуху. Эксперименты показали, что в ответ на стресс ABA индуцировала более высокие уровни фермента, производящего сахарозу. Это объясняет, почему плоды в этом регионе имеют стабильно более высокое содержание сахара.
- Высокогорье: У персиков с Тибетского плато идентифицирован вариант в гене халконсинтазы 2, связанный с устойчивостью к интенсивному UV-B-излучению. Этот вариант увеличивал выработку пурпурного флавоноида антоциана в молодых побегах, защищая их от повреждений.
Раннее цветение и изменение климата
Изменение климата также вызывает более раннее цветение у многих видов, включая персик. Анализ 89 образцов персика за три десятилетия (1983–2011) из одного региона Китая показал, что даты цветения сдвинулись примерно на 10 дней раньше.
Учёные нашли потенциальное генетическое объяснение этому сдвигу: вариацию в гене циркадных часов LNK1, который активируется тёплыми температурами и высоко экспрессируется во время цветения. "Это открытие в конечном итоге может позволить селекционерам контролировать дату цветения деревьев", — отметил Фэй.