Ген ScGAI — ключ к ускорению роста сахарного тростника

Несмотря на усилия селекционеров, урожайность сахарного тростника десятилетиями не растёт из-за ограничений в развитии стебля (culm). Его способность накапливать сахар физически ограничена, что сдерживает объёмы получения сахарозы и биомассы для производства сахара и этанола второго поколения.

Исследователи из Бразилии, Австралии и Германии обнаружили, что ключом к преодолению этого ограничения может быть ген ScGAI. Он является важным регулятором развития стебля у сахарного тростника.

Результаты манипуляций с геном

В ходе исследования, связанного с программой BIOEN, учёные манипулировали активностью гена ScGAI в трансгенных линиях сахарного тростника:

• В одних линиях ген заглушали (silenced), чтобы снизить производство белков DELLA.
• В других — повышали его экспрессию (overexpressing), чтобы увеличить производство и стабилизировать DELLA-белки.

Через четыре месяца сравнения:

• Растения с подавленным ScGAI были выше, демонстрировали быстрое удлинение междоузлий, увеличенное производство фитомеров и большее распределение углерода в стебель.
• Растения с повышенной экспрессией ScGAI имели задержку роста, короткие междоузлия и нарушенный энергетический метаболизм.

Значение открытия и перспективы

Исследование показало, что ScGAI опосредует регуляцию гормонов развития (гиббереллинов и этилена), применяемых в сельском хозяйстве. Гиббереллины ускоряют деградацию DELLA-белков, стимулируя рост, а этилен — стабилизирует их, замедляя его.

"Разновидность тростника, в которой мы изменили экспрессию ScGAI, развивалась гораздо быстрее. Это означает, что можно вывести сорт энергетического тростника, который созревает быстрее и имеет более высокую продуктивность биомассы в единицу времени", — говорит профессор Марсело Меносси (IB-UNICAMP).

Учёные подали заявку на патент метода манипуляции ScGAI для уменьшения количества DELLA-белков и ускорения развития растения. Две компании уже проявили интерес к технологии. Следующий шаг — полевые испытания трансгенных линий.