Мутации в гене TaAPA2 пшеницы приводят к плейотропным эффектам на архитектуру растения

Исследование проведено группой Шишэна Чэня в Национальной ключевой лаборатории по улучшению пшеницы Института передовых сельскохозяйственных наук Пекинского университета. Архитектура растения оказывает значительное влияние на его развитие и продуктивность и поэтому широко изучается у различных видов. Однако исследования генов и молекулярных механизмов, регулирующих архитектуру пшеницы, остаются ограниченными.

Недавняя сборка референсных геномных последовательностей и создание популяций мутантов предоставили исследователям необходимые ресурсы для идентификации генов, участвующих в регуляции архитектуры пшеницы. Шэншэн Бай, Гуйпин Ван и их коллеги из группы Чэня поставили цель идентифицировать ген, ответственный за регуляцию архитектуры пшеницы. Исследование опубликовано в журнале Science China Life Sciences.

Команда использовала позиционное клонирование для идентификации гена TaAPA2, который кодирует новый белок с доменами vWA и Vwaint. Затем они продемонстрировали его ключевую роль в регуляции разнообразных архитектурных признаков пшеницы с помощью трёх подходов: 20 независимых EMS-мутантов, редактирование гена с помощью CRISPR/Cas9 и стабильная трансгенная комплементация.

Авторы представили доказательства, что полудоминантные EMS-мутации в TaAPA2, вероятно, действуют через доминантно-негативный эффект, и подтвердили взаимодействия между белком дикого типа TaAPA2^NC4 и мутантными белками, а также самоассоциацию TaAPA2^NC4. Кроме того, команда обнаружила, что TaAPA2 взаимодействует с TaCCDC115 — белком, участвующим в сборке вакуолярной H⁺-АТФазы (V-ATPазы).

Нокаутные мутанты TaCCDC115 в распространённом сорте пшеницы Fielder демонстрировали значительную задержку роста. Было обнаружено, что взаимодействие TaCCDC115 с субъединицей V-ATPазы TaVHA-c нарушает связывание между TaAPA2 и TaCCDC115 в листьях Nicotiana benthamiana.

«Клонировав TaAPA2, мы теперь готовы глубже изучить его молекулярные механизмы. TaAPA2 представляет значительный потенциал для углубления нашего понимания белков, содержащих vWA-домен, и их роли в формировании архитектуры пшеницы», — говорит Чэнь.