Исследование рапса меняет представления о времени цветения
Новое исследование проливает свет на молекулярные механизмы, позволяющие сельскохозяйственным культурам синхронизировать цветение с благоприятными условиями.
Работа с сортами масличного рапса (OSR, Brassica napus) предполагает, что в будущем культуры можно будет лучше "спроектировать" для цветения в климатически оптимальное время.
Время цветения — ключевой адаптивный и агрономический признак. У модельного растения Arabidopsis thaliana известно, что естественные вариации в уровнях экспрессии репрессора цветения FLOWERING LOCUS C (FLC) лежат в основе различий во времени цветения. Эта вариативность позволила арабидопсису процветать в разных климатах по всему миру. Коммерчески важные культуры, такие как рапс, брокколи и репа, тесно связаны с арабидопсисом, что позволяет переносить эти знания с модели на культуру.
У полиплоидной культуры масличного рапса существует девять копий гена FLC. Различные типы сортов рапса — яровые, полуозимые и озимые — были выведены для разных сред и связаны с различиями в поведении при цветении и требовании к яровизации (периоду прохладных/холодных температур, который некоторые растения должны пройти до цветения).
Предыдущие исследования связывали эти типы сортов с конкретными копиями FLC, но было неясно, как именно FLC регулирует поведение при цветении.
В этом совместном исследовании учёные из John Innes Centre и Института биологических, экологических и сельских наук (IBERS) Университета Аберистуита использовали компьютерное моделирование, чтобы показать, что определяет тип сорта не какая-то отдельная копия FLC, а совокупный эффект их связанной динамики.
Отдельные копии FLC по-разному реагируют на холод. Изменение комбинаций этих индивидуальных ответов приводит к различиям в общем поведении FLC с течением времени (общей динамике FLC).
"Именно эта общая динамика FLC может в будущем позволить исследователям создавать культуры с генетическими комбинациями, которые процветают в определённых условиях", — говорит автор-корреспондент профессор Ричард Моррис.
"Мы ожидали подтвердить предыдущие исследования и выявить конкретные копии FLC, коррелирующие с реакцией на холод. Мы были удивлены, обнаружив, что модель, основанная на общей динамике FLC, лучше соответствует существующим данным и даже в рамках большой панели разнообразия может хорошо объяснить требования к яровизации", — говорит доктор Рейчел Уэллс.
"Наши результаты предполагают стратегию того, как комбинировать разные копии FLC для контроля общей динамики. Поскольку FLC является основным определителем цветения, это означает, что должно быть возможно создавать культуры с любым желаемым поведением при цветении", — говорит доктор Джудит Ирвин.
Группа сейчас исследует прогнозы о том, как ведут себя разные комбинации аллелей FLC. Они получают более подробные динамические данные о различных копиях FLC в ответ на холод в разных генетических фонах. Это позволит проверить модель более количественно.
Ведущий автор доктор Алекс Колдервуд сказал: "Время цветения демонстрирует большую изменчивость между разными сортами рапса. Наши анализы и предложенные механизмы дают объяснение тому, как может возникать эта пластичность внутри вида".