Как генетически модифицированные подвои повышают засухоустойчивость привитых грецких орехов

Засуха — серьёзная угроза для производства грецкого ореха во всём мире, приводящая к снижению урожайности и ослаблению деревьев. Хотя прививка традиционно используется для повышения устойчивости плодовых и орехоплодных деревьев, точные механизмы передачи сигналов между подвоем и привоем оставались неясными.

Исследователи из Университета Чжэцзян A&F опубликовали 24 мая 2024 года в журнале Horticulture Research исследование о влиянии генетически модифицированных подвоев на реакцию привитых деревьев грецкого ореха на засуху. Работа была сосредоточена на гене JrGA20ox1, который играет ключевую роль в производстве гиббереллинов.

Метод и результаты

В исследовании использовалась техника прививки, при которой дикий тип привоя грецкого ореха прививался на подвои с генетической модификацией:

• Сверхэкспрессия JrGA20ox1 в подвое приводила к снижению засухоустойчивости привоя: уменьшение уровня хлорофилла, усиление пожелтения листьев и окислительного стресса.
• Подавление JrGA20ox1 в подвое, наоборот, усиливало засухоустойчивость привоя: лучшее сохранение хлорофилла, меньший окислительный стресс и снижение потери воды.

Механизм

Анализ показал, что гиббереллины, в частности GA4, являются ключевыми сигнальными молекулами. Они перемещаются от подвоя к привою и напрямую влияют на реакцию на засуху. Кроме того, малые РНК из вектора JrGA20ox1-RNAi в подвоях перемещались в привои, дополнительно подавляя экспрессию гена JrGA20ox1 и усиливая устойчивость к засухе.

Значение

Как отметил старший исследователь доктор Цисян Чжан: «Это исследование даёт важное представление о том, как генетические модификации подвоев можно использовать для повышения засухоустойчивости привитых деревьев... Возможность точно контролировать реакцию на засуху через экспрессию генов в подвое может революционизировать селекцию деревьев и сельскохозяйственную практику».

Подход позволяет повысить устойчивость сельскохозяйственных культур в засушливых регионах, не изменяя генетику самих плодов, и перспективен для применения к другим видам деревьев.