Выведение устойчивых к температуре сельскохозяйственных культур стало «достижимой мечтой»

Согласно новому исследованию, выведение устойчивых к температуре культур — «достижимая мечта» для одного из важнейших видов коммерчески выращиваемых растений.

Исследование Центра Джона Иннеса, устанавливающее генетическую связь между повышением температуры и проблемой «растрескивания стручков» (преждевременного рассеивания семян) у рапса, приближает эту цель.

Работа команды под руководством доктора Винода Кумара и профессора Ларса Остергаарда показывает, что растрескивание стручков усиливается при более высоких температурах у различных видов семейства Brassicaceae, куда также входят цветная капуста, брокколи и капуста кале.

Это новое понимание приближает перспективу создания культур, лучше адаптированных к более теплым температурам.

Доктор Винод Кумар объяснил значимость открытия: «Это почти как будто существует термостат, контролирующий рассеивание семян. По мере того как мы понимаем, как он работает, мы могли бы в будущем «перенастроить» его, чтобы рассеивание семян не происходило с той же скоростью при более высоких температурах».

Контроль рассеивания семян («растрескивание стручков») — серьёзная проблема для фермеров, выращивающих рапс по всему миру, которые ежегодно теряют в среднем 15–20% урожая из-за преждевременно осыпавшихся семян.

Исследование было нацелено на выявление прямого влияния повышения температуры на растрескивание стручков у рапса и его генетического контроля.

Для изучения эффекта температуры доктор Синьран Ли наблюдала за развитием плодов у модельного растения Arabidopsis (родственника культурных Brassicaceae) при трёх температурах: 17, 22 и 27 °C.

Было показано, что повышение температуры усиливает упрочнение клеточной стенки в ткани, где происходит растрескивание, что ускоряет рассеивание семян. Это подтвердилось не только для Arabidopsis, но и для других представителей семейства, включая рапс.

Команда установила генетический механизм, организующий реакцию растения на повышение температуры. Ранее было известно, что растрескивание контролируется геном INDEHISCENT (IND). Данное исследование показывает, что активность IND регулируется термо-сенсорным механизмом, ключевую роль в котором играет гистон H2A.Z.

В статье делается вывод: «Наши результаты вводят экологический фактор в текущие знания, что открывает альтернативные пути для улучшения сельскохозяйственных культур в условиях изменения климата».

Исследование «Temperature modulates tissue-specification programme to control fruit dehiscence in Brassicaceae» также идентифицирует генетические пути, стоящие за механизмом температурного восприятия. Оно опубликовано в журнале Molecular Plant.