Управление желёзками с госсиполом в хлопчатнике может усилить естественную защиту растения

Разработка растения хлопчатника с более сильной естественной защитой благодаря большей плотности желёзок и, следовательно, большему содержанию госсипола в листьях, может скоро стать реальностью, согласно исследованию биотехнолога из Texas A&M AgriLife Research.

Семена и другие части хлопчатника содержат тёмные желёзки с токсичными терпеноидами, такими как госсипол, которые защищают растение от вредителей и патогенов, пояснил доктор Кирти Ратхор.

Ратхор и его команда сравнили продукцию РНК в зародышах обычного хлопчатника с желёзками и мутантного растения без желёзок. Эти анализы позволили идентифицировать три гена, играющих критическую роль в формировании желёзок.

Исследование "Гены, регулирующие развитие желёзок у растения хлопчатника" опубликовано в Plant Biotechnology Journal. Команда использовала подавление генов, индуцированное вирусом (VIGS), и нокаут генов с помощью CRISPR для уменьшения/устранения желёзок у растения, подтвердив функцию этих генов.

Лаборатория Ратхора ранее объявила о разработке и дерегуляции безгоссипольных семян хлопчатника (ULGCS), которые могли бы стать новым источником белка.

Однако, не менее важной является интригующая возможность усилить экспрессию этих генов, чтобы увеличить количество желёзок в листьях и цветочных тканях. Это позволило бы повысить производство госсипола в этих частях растения и укрепить его естественную защиту.

"Существует растущая потребность в таком естественном механизме защиты от вредителей, потому что всё больше видов насекомых развивают устойчивость к различным формам Bt-хлопчатника", — отметил Ратхор.

Он также подчеркнул историческую значимость этого открытия. В 1950-х годах селекционер обнаружил мутантное растение хлопчатника, свободное от желёзок, которое выращивали индейцы племени Хопи в Аризоне. Эти растения были первоисточником безжелёзкового и, следовательно, безгоссипольного хлопка.

"Однако эти растения не очень хорошо проявили себя в поле, потому что им не хватало защиты, обеспечиваемой госсиполом", — объяснил Ратхор.

Именно здесь оказалась полезной его работа над ULGCS: "Мы селективно устранили госсипол только из семени".

"Теперь, в этой недавней статье, мы впервые показываем, какие именно гены дефектны и какова природа мутаций в этом хлопке Хопи. Хотя селекционеры знали о хлопке Хопи последние 64 года, никто не знал точной природы мутаций, которые сделали растение свободным от желёзок".

Последовательность генов теперь предоставляет Ратхору и другим исследователям инструменты, которые можно использовать для селективного устранения госсипола из семени, а также для увеличения количества желёзок (и, следовательно, уровня госсипола) в листьях и цветочных частях, чтобы помочь растению лучше защищаться от вредителей.

"Чтобы провести аналогию, наш признак ULGCS подобен iPhone 4, тогда как это открытие представляет технологию, которую можно использовать для создания iPhone 10", — заключил он.