Новый механизм повышения урожайности ячменя при высоких температурах

Международная группа исследователей обнаружила новый механизм у растений ячменя, который может помочь увеличить урожайность в условиях роста температур.

Производство зерна очень чувствительно к изменению условий окружающей среды. Повышение температуры снижает количество семян, которые может произвести каждое растение. Одно из решений — увеличить количество цветков или ветвей на каждом «колосе» — репродуктивной структуре, с которой собирают зерно.

В исследовании, опубликованном в Nature Plants, группа под руководством профессора Дабинга Чжана из Университета Аделаиды и Шанхайского университета Цзяо Тонг изучила возможность увеличения производства семян через репродуктивные механизмы растений, реагирующие на высокие температуры.

Ведущий автор доктор Ганг Ли отметил, что зерновые культуры, такие как пшеница и ячмень, оцениваются для экономики Австралии более чем в $12 млрд. Гены, контролирующие количество зерна на растение при повышенных температурах, являются крайне привлекательными мишенями для селекционеров.

В ходе исследования команда обнаружила новый механизм, с помощью которого белок ячменя HvMADS1 регулирует количество цветков, формируемых на каждом колосе, в ответ на высокие температуры. Учёные показали, что HvMADS1 критически важен для поддержания неразветвлённой структуры колоса ячменя при высоких температурах окружающей среды.

С помощью высокоэффективного метода редактирования генома исследователи создали растения с нефункциональным геном HvMADS1. Это эффективно превратило неразветвлённый колос в разветвлённую структуру, несущую больше цветков при высоких температурах.

Соавтор работы, доцент Мэтью Такер, подчеркнул, что исследование раскрывает новую роль этого семейства белков в реакции на термические изменения и определении состава цветков на стебле.

Учёные отмечают, что понимание генов, лежащих в основе желательных признаков растений в ответ на температуру, даёт возможность создавать «климатически умные» растения для поддержания продуктивности.

Эта работа открывает новые пути для селекции сельскохозяйственных культур, позволяя преодолеть традиционный компромисс между термоустойчивостью и высокой урожайностью.