Ген пероксидазы GmPrx16 повышает засухоустойчивость сои

За последние 100 лет мировое водопотребление выросло в шесть раз, а усиление засух привело к значительному снижению урожайности сельхозкультур. Соя [Glycine max (L.) Merr.], одомашненная в Китае около 5000 лет назад, стала важнейшим источником растительного масла, белка и кормовой добавки.

Однако соя — одна из наиболее чувствительных к засухе культур, что снижает её урожай и качество. Выведение высокоурожайных, засухоустойчивых сортов критически важно для удовлетворения растущего спроса.

Исследовательская группа под руководством профессора Тянь Чжиси из Института генетики и биологии развития КАН совместно с профессором Ма Цзюнькуем выявила значение засухоустойчивости у 585 образцов сои из основных регионов выращивания, чтобы обнаружить гены и полезные аллели в генетическом материале.

Статья "Natural allelic diversities of GmPrx16 confer drought tolerance in soybean" была опубликована в Plant Biotechnology Journal 22 ноября.

Ключевые открытия:

• GWAS-анализ выявил значимый локус на хромосоме 16.
• Кандидатным геном в локусе оказался пероксидаза GmPrx16, содержащая несинонимичный SNP. Эта мутация приводит к различиям в активности фермента между двумя гаплотипами GmPrx16.
• Сверхэкспрессия GmPrx16 в сорте Дуннун №50 повысила активность пероксидазы и усилила засухоустойчивость.
• Трансгенные линии с нокдауном GmPrx16 (RNAi), напротив, показали снижение активности фермента и чувствительный к засухе фенотип.
• GmPrx16 также повышает солеустойчивость сои, что указывает на его потенциал в селекции на устойчивость к разным абиотическим стрессам.

Предложенная модель работы:

Белки GmDRF1 и GmDRF2 связываются с промотором гена GmPrx16 и регулируют его экспрессию. При засухе экспрессия GmDRF1 и GmDRF2 индуцируется, они взаимодействуют с промотором GmPrx16, усиливая его экспрессию, что влияет на накопление активных форм кислорода (ROS) и регулирует засухоустойчивость.