Исследование раскрывает механизмы адаптации пшеницы к разным средам
Учёные идентифицировали один из генов пшеницы, контролирующих реакцию на воздействие низких температур — процесс, называемый яровизацией. Естественная вариация в генах яровизации определяет, когда растение начинает цвести, и критически важна для адаптации к разным условиям окружающей среды.
Исследователи ожидают, что это поможет селекционерам создавать сорта пшеницы, способные адаптироваться и процветать в меняющихся условиях по всему миру.
Эдуард Ахунов из Университета штата Канзас сотрудничал с Хорхе Дубковски из Калифорнийского университета в Дэвисе в этом исследовании, опубликованном в Proceedings of the National Academy of Science (PNAS) в статье "Identification of the VERNALIZATION 4 gene reveals the origin of spring growth habit in ancient wheats from South Asia".
"Гены яровизации могут чувствовать, как долго растение подвергалось воздействию низких температур, и запускать цветение, когда приходит время", — сказал Ахунов.
В исследовании изучался ген VRN-D4, обнаруженный в линиях пшеницы, выращиваемых в основном в Южной Азии, особенно на северо-востоке Пакистана и северо-западе Индии. Учёные показали, что этот ген, вероятно, возник в результате дупликации основного гена яровизации VRN-A1.
Исследователи проанализировали генетическое разнообразие в глобальных популяциях пшеницы, чтобы проверить, помог ли ген VRN-D4 сортам, выращиваемым в Южной Азии, адаптироваться к местному климату. Они использовали популяционно-генетические и биоинформатические подходы для анализа генетического разнообразия вдоль хромосом у множества сортов пшеницы по всему миру.
Учёные искали в геноме растений области с необычными паттернами вариаций, указывающими на прошлое действие искусственного отбора на ген VRN-D4. Команда обнаружила, что хотя ген VRN-D4 присутствует в сортах пшеницы из разных регионов мира, он наиболее частотен именно в Южной Азии.
Исследователи пришли к выводу, что, вероятно, древние фермеры отдавали предпочтение варианту VRN-D4 гена яровизации в этом регионе из-за его высокой адаптивной ценности к местной среде.
"Адаптация линии пшеницы к её местной среде, вероятно, одно из самых важных свойств растения для селекционеров, потому что она напрямую влияет на урожайность", — отметил Ахунов.
Последние открытия предлагают новые точки приложения сил для того, чтобы настраивать эти и другие гены для точной адаптации сорта пшеницы к конкретной среде, что приведёт к меньшим потерям урожая и продовольствия из-за изменяющихся условий.