Гены устойчивости к засухе и афлатоксину могут взаимодействовать для повышения урожайности кукурузы

Ученые планируют объединить два направления в исследовании, которое, вероятно, улучшит качество и урожайность кукурузы в США.

Два признака, влияющих на кукурузу, будут изучены двумя исследователями, надеющимися использовать фундаментальные научные открытия для улучшения продукции на уровне фермерских хозяйств.

Целями исследования ученых из Texas AgriLife Research стали устойчивость к засухе и резистентность к афлатоксину. Проект получил грант в размере $500,000 от Министерства сельского хозяйства США.

Идея заключается в использовании фундаментальной науки, которая идентифицировала гены, связанные с засухой и афлатоксином, в лаборатории доктора Майкла Коломиеца, и применении этих знаний в селекции кукурузы с помощью экспертизы доктора Сета Мюррея. Коломиец — фитопатолог, а Мюррей, ведущий исследователь проекта, — генетик кукурузы.

«Мы планируем использовать фундаментальные знания, полученные в предыдущих исследованиях, и применить их через селекцию кукурузы на устойчивость к засухе и афлатоксину», — сказал Коломиец.

«Фундаментальные знания» основаны на открытиях, сделанных Коломиецом при исследовании семейства из 13 генов под названием LOX, или липоксигеназа.

Он пояснил, что один член семейства LOX связан с реакцией растения на засуху, а другой — с развитием афлатоксина.

«Генетику, по сути, нужно что-то сломать, чтобы понять, как это работает, — сказал Коломиец. — В данном случае мы смогли «выключить» каждый ген в лаборатории, чтобы расшифровать его функцию для биологии растения и его способности реагировать на стрессы окружающей среды».

Похоже, что один из генов LOX «захватывается», когда засушливые условия благоприятствуют проникновению в растение грибов Aspergillus с их токсинами. Еще один член этого семейства генов является причиной старения и гибели растения при сильном стрессе от засухи.

Липиды — жиры и масла в растениях, таких как кукуруза, соя, арахис, орехи и хлопок — по-видимому, являются мишенью для патогенов, таких как грибы. Поэтому Коломиец полагает, что предотвращение захвата гена — через мутацию «выключенного» гена — поможет растениям кукурузы избежать проблем с этими погодными заболеваниями.

Засуха — повторяющаяся проблема для производителей кукурузы, особенно на юге США и в других частях мира. Афлатоксин, уровень которого возрастает в засушливые годы, является серьезной проблемой, поскольку делает кукурузу несъедобной как для людей, так и для многих видов скота, в зависимости от концентрации. Обе эти проблемы наносят удар по экономике, когда предложение кукурузы сокращается из-за низкой урожайности или плохого качества.

«Потери в Техасе от микотоксинов (в основном афлатоксина) в 2008 году составили $13 миллионов — самые высокие в стране», — отмечают исследователи.

Мюррей и Коломиец начнут четырехлетний проект в январе. Им будет помогать доктор Том Исакиет, фитопатолог из Texas AgriLife Extension Service, который будет обучать аспирантов для проекта.