Неожиданные результаты меняют представления о яровизации растений

Исследователи получили новые данные о важном для сельского хозяйства процессе яровизации. Это открытие может помочь фермерам справляться с финансово убыточными погодными колебаниями.

Яровизация — это процесс, при котором растениям требуется длительное воздействие низких температур для перехода от вегетативного состояния к цветению. Десятилетиями он был ключевым объектом исследований развития растений и продуктивности культур.

Однако оставалось неясным, как яровизация работает при переменных температурах в полевых условиях, а также некоторые молекулярные механизмы, лежащие в основе этого процесса.

Исследование, проведённое учёными из John Innes Centre в сотрудничестве с коллегами из Венгрии и Франции, показывает, что на яровизацию влияют не только холодные, но и тёплые условия, а также гораздо более широкий диапазон температур, чем считалось ранее.

Под руководством доктора Лауры Диксон исследование началось как изучение того, как колебания температуры окружающей среды могут влиять на регуляцию цветения у озимой пшеницы. Но неожиданно был обнаружен «экстремальный ответ на яровизацию».

«Мы показали, что яровизация реагирует на более тёплые условия, чем те, которые традиционно с ней ассоциируются. До этого исследования мы думали, что яровизация происходит только при температуре до максимум около 12°C, но реальный порог гораздо выше. Эта информация сразу полезна для селекционеров», — говорит доктор Диксон.

Исследователи использовали панель из 98 сортов и местных сортов пшеницы и подвергали их воздействию температур от 13 до 25 °C в контролируемых условиях.

Обычно, после завершения процесса яровизации, рост растений ускоряется в тёплых температурах. Но команда идентифицировала один сорт по имени Charger, который не следовал этой стандартной реакции.

Анализ экспрессии генов показал, что за этот признак ответственен ген-активатор цветения пшеницы (VRN-A1). Дальнейшие эксперименты показали, что экспрессия генов, задерживающих цветение, реактивируется в ответ на высокие температуры (до 24 °C). Это демонстрирует, что яровизация — не просто следствие продолжительного непрерывного холода.

Это исследование, опубликованное в журнале Development, подчёркивает сложную работу генетической сети активаторов и репрессоров цветения, которая координирует реакцию растения на целый ряд температурных воздействий. Также обнаружено, что сорт Charger является крайним проявлением реакции на более тёплые температуры, которая может быть распространена среди сортов озимой пшеницы.

Команда сейчас работает над созданием диагностических генетических маркеров, которые позволят селекционерам отслеживать конкретный аллель, ответственный за этот признак яровизации в тёплых условиях. Они также надеются использовать свои новые знания о прерывании яровизации тёплой погодой, чтобы сократить продолжительность яровизации в селекционном цикле и быстрее получать новые линии пшеницы.

Доктор Диксон поясняет: «Это исследование подчёркивает, что для понимания реакции яровизации в сельском хозяйстве мы должны изучать этот процесс в полевых условиях и при переменных условиях. Эти знания можно использовать для выведения новых сортов пшеницы, более устойчивых к изменяющимся температурам».