Ген тройной завязи пшеницы: открытие, способное утроить урожай

Исследователи из Университета Мэриленда обнаружили ген, который заставляет редкую форму пшеницы формировать по три завязи на цветок вместо одной. Поскольку каждая завязь может развиться в зерно, этот ген может помочь фермерам выращивать значительно больше пшеницы с одного акра. Работа опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Особый признак — формирование трёх завязей на цветок — был изначально обнаружен у спонтанно возникшего мутанта обычной хлебной пшеницы. Однако генетические изменения, приведшие к этому, были неизвестны. Команда создала детальную карту ДНК многосемянной пшеницы и сравнила её с обычной.

Было установлено, что у многосемянной пшеницы «включён» ген WUSCHEL-D1 (WUS-D1), который в норме неактивен.

Когда WUS-D1 активен на ранних стадиях развития цветка, он увеличивает ткани, формирующие цветок, что позволяет им производить дополнительные женские части, такие как пестики или завязи.

Если селекционеры смогут контролировать или имитировать эту генетическую уловку — активацию WUS-D1 — они смогут создавать новые сорта пшеницы с большим числом зёрен на растении. Даже небольшой прирост числа зёрен может привести к огромному увеличению мировых запасов продовольствия.

«Определение генетической основы этого признака открывает путь для селекционеров, чтобы внедрить его в новые сорта пшеницы, потенциально увеличивая количество зёрен на колос и общую урожайность», — сказал Виджай Тивари, доцент кафедры растениеводства и соавтор исследования.

«Используя инструменты генного редактирования, мы теперь можем сосредоточиться на дальнейшем улучшении этого признака для повышения урожайности пшеницы. Это открытие предоставляет захватывающую возможность для разработки экономически эффективной гибридной пшеницы».

Это важно, поскольку пшеница — одна из основных мировых сельскохозяйственных культур, ежедневно питающая миллиарды людей. Растущий спрос, изменение климата, ограниченность пахотных земель и рост населения затрудняют увеличение производства традиционными методами. Это открытие может дать селекционерам мощный новый инструмент для повышения урожайности без необходимости в дополнительных землях, воде или удобрениях.

Открытие гена WUS-D1 также может привести к созданию аналогичных многосемянных сортов других зерновых культур.