Выявлены гены сладкой кукурузы, связанные со стрессом от скученности

Растения, выращенные в условиях высокой плотности или скученности, часто направляют больше энергии на рост и поддержание жизнедеятельности, чем на размножение. Например, цветение может задерживаться, так как растения распределяют ресурсы на рост в высоту, чтобы избежать конкуренции за свет. Эта чувствительность к стрессу от скученности наблюдается у некоторых сортов сладкой кукурузы, в то время как другие сорта демонстрируют более высокую толерантность, давая высокий урожай даже в стеснённых условиях. Недавнее исследование Университета Иллинойса и Службы сельскохозяйственных исследований USDA попыталось раскрыть генетические механизмы толерантности к скученности у сладкой кукурузы.

Исследователи измеряли фенотипические признаки гибридов с высоким и низким урожаем в условиях стресса от скученности. К ним относились признаки, коррелирующие с таким стрессом: высота растения, площадь листьев и время до созревания. Также измерялись урожайность, масса зерна, влажность зерна и процент заполненности початка. Затем команда извлекла генетический материал для поиска корреляций между паттернами экспрессии генов и измеренными признаками.

Были обнаружены кластеры генов, связанные с урожайностью в условиях стресса от скученности. Хотя паттерны экспрессии генов показали, что каждый гибрид использует уникальные механизмы толерантности, исследователи подтвердили общую генетическую основу реакции урожайности у шести протестированных гибридов.

• У гибридов с низкой урожайностью была активна экспрессия генов, связанных с различными стрессовыми ответами.
• У гибридов с высокой урожайностью использовалась активность генов, более непосредственно связанных с накоплением углеводов.

Гены, вовлечённые в рост клеток, были преобладающими у низкоурожайных гибридов и могут быть ответственны за задержку цветения. Напротив, гены, ассоциированные с метаболизмом углеводов, были преобладающими у высокоурожайных гибридов и могут быть связаны с поддержанием урожайности.

Выявленные кластеры генов охватывали очень широкий спектр биологических функций. Результаты требуют дальнейшей проверки селекционерами для агрономического улучшения, но сужение пула генов до наиболее вероятно влияющих на урожайность — важный шаг.

Исследование опубликовано в PLoS ONE.