Исследование выявляет регуляторные особенности генома кукурузы
Рост и развитие всех организмов зависит от скоординированной регуляции экспрессии генов во времени и пространстве, и это в значительной степени контролируется некодирующими последовательностями в геноме. Основная проблема в улучшении сельскохозяйственных культур с использованием геномики заключается в функциональной аннотации цис-регуляторных элементов в геномах сельскохозяйственных культур и способности использовать эти последовательности посредством селекции или биотехнологии для точной настройки целевых путей с минимальным нарушением сложных сетей, в которых они используются. проживают.
Команда исследователей во главе с Андреа Эвеланд, доктор философии помощник члена Научного центра растений Дональда Данфорта разработал некодирующий «функциональный» геном у кукурузы во время раннего периода развития, критически важного для формирования пыльцевых кисточек и зерноносных колосьев.
Интегрируя информацию о структуре хроматина, профилях транскриптов и исследованиях ассоциаций по всему геному, их анализ дает исчерпывающий взгляд на регуляцию дифференцировки соцветий у основных злаковых культур, что в конечном итоге определяет архитектуру и влияет на урожайность. Это исследование Parvathaneni и Bertolini et al., «Регуляторный ландшафт развития раннего соцветия кукурузы», было опубликовано 6 июля 2020 года в журнале Genome Biology .
«У нас есть хорошее представление об основных регуляторах развития соцветия у кукурузы из многолетних исследований классической генетики», — сказал Эвеланд. «Но простое удаление их функции или их конститутивное выражение обычно не приводит к получению более урожайной кукурузы. Нам нужно научиться точно настраивать их выражение в пространстве и времени для достижения оптимальных результатов. Это исследование служит основой для этого».
За прошедшее столетие гибридное размножение и улучшение кукурузы привели к отбору более мелких кисточек, которые пересекают меньше света и изолируют меньше ресурсов, и более широкие, более продуктивные уши. Поскольку кисточка и ухо развиваются в рамках общей программы развития, дальнейшее улучшение характеристик уха потребует отделения этой программы, например, от регулирующих элементов, специфичных для кисточки или уха. Понимание того, как одни и те же гены регулируются по-разному в кистях и колосах, и использование этой специфичности для контроля одного над другим усилит усилия по размножению кукурузы.
Исследования Eveland сосредоточены на механизмах развития, которые контролируют особенности архитектуры растений в зерновых культурах. В частности, она исследует, как органы растений образуются из стволовых клеток, и как вариация в основных регуляторных сетях генов может точно модулировать форму растений. Ее команда объединяет как вычислительный, так и экспериментальный подходы, чтобы исследовать, как возмущения этих генных сетей могут изменить морфологию, как внутри вида, так и между травами, с конечной целью определения целей для повышения урожайности зерна в злаках.
В дополнение к команде Eveland, соавторами являются исследователи из Университета штата Флорида, Университета Калифорнии в Дэвисе и Университета Иллинойса Урбана-Шампейн. Совместное исследование было профинансировано Национальным научным фондом PGRP в наградах Eveland и соавтором Александром Липкой, Ph.D. (UIUC), чтобы определить нормативные вариации для улучшения характеристик урожайности кукурузы, и к Hank Bass, Ph.D. (FSU) применять методы профилирования хроматина к важным видам сельскохозяйственных культур.
Источник: www.eurekalert.org
