Повышение урожайности культур за счёт увеличения импорта сахара в семена
Материнское растение обеспечивает развивающийся зародыш энергией, запасаемой в эндосперме («энергетическом рюкзаке»). Количество сахаров, наполняющих семя, напрямую определяет его размер. Учёные под руководством Вольфа Фроммера из Института Карнеги обнаружили, что белок-переносчик сахаров SWEET4 у кукурузы и риса необходим для успешного наполнения семян и несёт следы доместикации человеком. Исследование опубликовано в Nature Genetics.
Роль SWEET4 в доместикации: Предки современной кукурузы имели гораздо меньший эндосперм. Сравнение последовательностей гена SWEET4c у современной кукурузы и её дикого предка теосинте показало, что его вариативность у культурных форм резко снижена. Это признак отбора в процессе доместикации. Ген становится высокоактивен в период максимального импорта сахаров в семя (10–17 дней после опыления). Учёные полагают, что, отбирая более крупные семена, древние фермеры неосознанно отбирали растения с усиленным переносом сахаров через SWEET4c.
Необходимость SWEET4 для урожая: Белок SWEET4c оказался абсолютно необходим для наполнения семян. У мутантных линий кукурузы без рабочей версии этого гена сахара не доставлялись в семена, и эндосперм оставался пустым (фенотип empty pericarp). Соответствующий ген в рисе также был критически важен для наполнения семян и независимо подвергался отбору.
Перспективы для селекции: Открытие указывает, что SWEET4 может быть перспективной мишенью для генной инженерии с целью повышения урожайности кукурузы, риса и других культур. Для изучения полного потенциала открытия в области увеличения урожая через инженерию транспорта сахаров команда начала сотрудничество с компанией Syngenta AG.