Ученые выявили генетическую мутацию, которая утроила производство пшеницы
Пшеница. Фото: Левке Ханнеманн из Pixabay
Пшеница — самая широко культивируемая зерновая культура в мире, только в 2023 году было выращено 799 миллионов тонн. Спрос на эту основную культуру, по прогнозам, увеличится до более чем 900 миллионов тонн в 2050 году.
Поскольку за последние 30 лет урожайность пшеницы во всех основных регионах выращивания стабилизировалась, необходимы новые генетические подходы для устойчивого повышения продуктивности пшеницы, чтобы удовлетворить растущий мировой спрос на продовольствие. Новое исследование выявило генетическую мутацию, которая приводит к тому, что существующий сорт хлебной пшеницы (Triticum aestivum) дает в 3 раза больше зерен, чем обычно. “Точное определение генетической основы этого признака дает селекционерам возможность внедрять его в новые сорта пшеницы, потенциально увеличивая количество зерен на колосе и общую урожайность”, — сказал Виджай Тивари, доцент кафедры растениеводства Мэрилендского университета в США и соавтор исследования. - автор исследования. Типичный пшеничный колос содержит от 18 до 28 колосков. Из них образуются 3-4 плодоносящих цветка, которые, в свою очередь, содержат 3 тычинки и одну завязь. После оплодотворения образуется 1 пшеничное зерно.
Мутанты с несколькими завязями образуют до 3 функциональных завязей и, возможно, по 3 зернышка на соцветие.
Колосок пшеницы MOV (а) и колосовидная чашечка (б), показывающие влияние мутации на количество зерен. Автор: Виджай Тивари, Университет Мэриленда
Ранее команда ученых нанесла на карту основную мутацию, которая вызывает это полезное изменение, в области хромосомы пшеницы 2D. Теперь они определили природу мутации, а также ген, лежащий в основе этого признака.
“Мы обнаружили, что мутант пшеницы с несколькими ярусами содержит геномную перестройку, которая активировала ключевой ген, регулирующий меристему, — WUSCHEL-1, который обычно находится в состоянии покоя на D-образной поверхности. геном пшеницы”, — сообщают авторы.
Ген кодирует белок под названием WUSCHEL-related homeobox (WOX). WOX является фактором транскрипции (TF), что означает, что он регулирует экспрессию других генов.
В частности, WOX TF участвуют в различных регуляторных процессах, связанных с ростом и развитием растений. Когда ген активируется на ранней стадии развития цветка, он увеличивает ткани, из которых строятся цветки, и позволяет им производить дополнительные женские части, такие как пестики или завязи.
“Используя инструментарий для редактирования генов, мы теперь можем сосредоточиться на дальнейшем улучшении этого признака для повышения урожайности пшеницы”, — говорит Тивари.
“Это открытие открывает захватывающий путь к созданию экономически эффективных гибридов пшеницы”.
Другие новости: