Выявлены ключевые гены пшеницы, контролирующие высоту растения и размер зерна

Учёные из Rothamsted совместно с коллегами из Университета Оломоуца (Чехия) выяснили, как семейство генов в пшенице тонко регулирует рост растения и развитие зерна. Это открытие может помочь селекционерам получать больший урожай. Исследование опубликовано в Journal of Experimental Botany.

Работа была сосредоточена на генах, регулирующих выработку гиббереллинов — природных растительных гормонов, стимулирующих рост. Изучив семь версий генов GA3OX у пшеницы (Triticum aestivum), команда обнаружила, что разные члены этого генного семейства играют различные роли в формировании как высоты растения, так и размера зерна.

Мутации в одном наборе генов, известных как GA3OX2, приводили к сильному карликовому росту и бесплодию растений из-за крайне низкого уровня гиббереллинов во всём растении. В то же время изменения в генах GA3OX3 и GA1OX1 влияли на уровень гиббереллинов в основном в развивающихся зёрнах. Мутанты по гену GA3OX3 имели более низкий уровень гормона, что приводило к меньшим и более лёгким зёрнам, а мутанты по GA1OX1 накапливали больше гиббереллинов, производя более крупные зёрна.

Интересно, что исследование также показало, что гены, связанные с зерном, могут влиять на высоту растения. Это говорит о том, что гормоны перемещаются между тканями более широко, чем считалось ранее. Анализ современных сортов пшеницы показал, что селекционеры уже, возможно, неосознанно, отбирали природные версии этих генов, связанные с большим размером зерна.

По словам исследователей, результаты открывают новые возможности для улучшения сельскохозяйственных культур. Используя естественную генетическую изменчивость в гормональных путях, селекционеры смогут точнее балансировать высоту растения с урожайностью зерна — давняя цель в сельском хозяйстве.

«Наша работа показывает, как исследования путей регуляции роста пшеницы могут направлять отбор вариантов генов, полезных для фермеров, — сказал соавтор исследования доктор Стивен Пирс. — Десятилетия работы над путём гиббереллинов привели нас к этим генам, которые теперь могут помочь в создании пшеницы с более крупным зерном».