Обнаружена редкая мутация ячменя с потенциалом использования в растениеводстве
Важность корневой системы для повышения урожайности сельскохозяйственных культур часто недооценивается. От того, имеют ли корни эффективный доступ к воде и питательным веществам, также зависит устойчивость важных сельскохозяйственных культур к засухе и изменению климата. Исследователи из университетов Бонна и Болоньи (Италия) обнаружили и описали мутант ячменя: его корни опускаются вглубь намного быстрее, чем обычно. Это открытие потенциально может стать отправной точкой для выведения более засухоустойчивых сортов. Исследование опубликовано в PNAS.
Ячмень — одна из важнейших злаков. Его применение варьируется от пивоварения до крупы, перловой крупы, ячменных хлопьев и ячменной муки. Исследователи под руководством профессора доктора Сильвио Сальви из Болонского университета некоторое время назад обнаружили необычный мутант ячменя: его корни не распространяются в стороны, как обычно, а растут прямо вниз. Исследователи назвали этого мутанта «гипергравитропным», имея в виду, что он гораздо сильнее подчиняется гравитации, чем его сородичи.
Исследователи сравнили геном мутанта с нормальными растениями ячменя. Они обнаружили мутацию на хромосоме номер пять, которую они назвали «усиленный гравитропизм 2» (egt2), что означает «усиленная ориентация на гравитацию». Цифра 2 указывает на то, что команда также работает над другим исследованием аналогичной мутации (egt1). Ученые продемонстрировали, что egt2 действительно отвечает за вертикальный рост корней, искусственно создавая такую мутацию в нормальных растениях ячменя, используя ножницы для гена CRISPR / Cas9.
Исследователи вырастили маленькие растения ячменя на бумаге для проращивания и в почве и записали угол укоренения с помощью сканера и специального программного обеспечения. Они также использовали ресурсы Forschungszentrum Jülich: там ячмень выращивали в специальных «цветочных горшках», которые помещались в МРТ-сканер. Используя технику магнитно-резонансной томографии, ученые «просмотрели» почву и таким образом зафиксировали рост корней.
Растения с мутацией egt2 гораздо более чувствительны к влиянию силы тяжести, чем нормальные экземпляры. Исследователи продемонстрировали это, поместив корни проростков ячменя под углом 90 градусов к направлению силы тяжести.
«Это привело к тому, что корни мутантов значительно выросли в направлении силы тяжести, чем у сравнительных образцов без этой мутации», — говорит д-р Киршнер.
«Мутация встречается нечасто. У многих мутантов корни короче или отсутствуют», — говорит Хоххолдингер. «Но мутации с разными углами корня — относительно редкая находка».
В сотрудничестве с исследователями из Центра Джона Иннеса в Норвиче (Великобритания) команда смогла продемонстрировать, что очень похожий мутант также существует в растениях пшеницы. Это означает, что этот ген играет важную роль не только в ячмене, но и в других важных злаках.
По словам исследователей, открытие мутации предлагает потенциальную отправную точку для выведения новых сортов.
«Более крутые корни полезны, когда дело доходит до использования водных ресурсов и подвижных питательных веществ на большей глубине», — объясняет Хоххолдингер.
И наоборот, корневая система, которая увеличивается в ширину, проникает в больший объем почвы и, следовательно, может получить доступ к питательным веществам на большей площади и дает растениям лучшую устойчивость. Следовательно, какая корневая система предлагает лучшие условия для хороших урожаев и зависит от конкретного местоположения. В более засушливых регионах это могут быть более вглубь уходящие корни, а в районах с более низким содержанием питательных веществ — более мелкие корни.
Также читайте: Выведен новый сорт озимого ячменя кормового направления «Айдын»
Источник: Боннский университет
