Многие любят ячмень - в конце концов, из него делают пиво, перловую и ячневую крупы - и международная группа исследователей получила хорошие новости о его производстве в Австралии. Ячмень обычно с трудом растет в такой жаркой стране, как эта, но команда определила новый механизм, который позволяет траве вырастить больше цветков и, следовательно, зерна, несмотря на повышение температуры.
Исследователи из Университета Аделаиды (Австралия) и Университета Аделаиды и Шанхайского университета Цзяотун (Китай), продемонстрировали, что удаление белка под названием HvMADS1 заставляет ячмень разветвляться и растить больше цветков при высоких температурах.
«Зерновые культуры, такие как пшеница и ячмень, приносят австралийской экономике более 12 миллиардов долларов», - говорит Ганг Ли из Университета Аделаиды.
«Гены, которые контролируют количество зерна, производимого с одного растения при более высоких температурах, являются действительно привлекательными целями для селекционеров и исследователей, особенно перед лицом меняющихся условий окружающей среды».
«Долгое время считалось, что такие факторы окружающей среды, как температура, ответственны за разнообразие биологических структур между злаками. Однако механизмы структурных изменений в значительной степени неизвестны, поэтому это исследование важно».
Как и другие травы, ячмень имеет цветки, которые опыляются и дают семена. Эти семена представляют собой зерна, которые мы используем для еды и приготовления продуктов питания.
В исследовании, опубликованном в Nature Plants, команда обнаружила, что HvMADS1 регулирует количество цветков, растущих на каждом «колосе», участке репродуктивной части ячменя, который эквивалентен початку кукурузы.
Обычно эти колосья разветвляются и дают много семян, но команда обнаружила, что, когда становится слишком жарко, HvMADS1 связывается с другими факторами, которые останавливают ветвление, что приводит к меньшему количеству ветвей и меньшему количеству зерен.
К счастью, исследователи нашли способ исправить это. Используя CRIPSR-Cas9, команда смогла удалить функциональный HvMADS1, и измененный ячмень снова смог разветвиться и вырастить больше цветков, несмотря на жару.
«В конечном итоге это может привести к производству большего количества зерна с одного растения», - говорит Ли.
Интересно, что могут быть использованы и другие белки HvMADS.
«Это исследование показывает новую роль этого семейства белков в реагировании на температурные изменения и управлении составом цветков на стебле», - говорит соавтор, Маттер Такер из Университета Аделаиды.
«В условиях прогнозируемого глобального кратковременного или среднего повышения температуры, перед растениеводами и селекционерами стоит огромная задача - получить урожай, необходимый для кормления растущего населения при более высоких температурах».
«Имея лучшее понимание генов, лежащих в основе желаемых свойств растений в зависимости от температуры, ученые могут предложить идеи для выращивания климатически оптимальных растений для поддержания продуктивности».
Источник: Cosmos Magazine
