Lapų kampo genetikos iššifravimas siekiant geresnio pasėlių derliaus

Augalai nuo seno buvo pagrindinis mūsų maisto šaltinis. Sparčiai augant žmonių skaičiui, nuolat didėja maisto produktų paklausa. Kadangi žemės ūkio paskirties žemė yra ribota, norint patenkinti šią didėjančią paklausą, reikia rasti būdų, kaip pagerinti maistinių augalų produktyvumą iš esamų auginimo būdų. „Pasėlių architektūra“ arba pasėlių augalo dizainas gali turėti didelės įtakos jo produkcijai. Todėl pasėlių architektūros modelių ir pagrindinės biologijos nustatymas galėtų padėti pagerinti žemės ūkio produktyvumą.

Naujame tyrime, paskelbtame m Augalų žurnalasmokslininkų komanda iš Kinijos dabar gilinosi į pasėlių architektūros panaudojimo genetinį pagrindą ryžių kaip pavyzdinė augalų sistema. Lapai yra pagrindinė fotosintezės vieta – procesas, kurio metu augalai virsta šviesos energija į cheminę energiją maisto pavidalu. Be to, „lapo pasvirimas“ arba kampas, kuriuo lapas išeina iš stiebo, lemia jo saulės spindulių poveikį ir, savo ruožtu, jo fotosintezės pajėgumą. Savo tyrime mokslininkai nustatė genetiniai veiksniai kurie kontroliuoja lapų polinkį ryžiuose, Oryza sativa. Profesorius Hongwei Xue, kuris vadovavo tyrimui, paaiškina: „Lapų polinkis yra svarbus požymis, lemiantis šviesą priimančios ryžių lapo dalies formą. Genetinių variantų nustatymas su lapo kampu. kuri palankiai vertina idealią augalų architektūrą, gali padėti veisti ryžių veisles, kurių produktyvumas yra didesnis, ir pagerinti derlių.

Yra žinoma, kad kai kurie augalų hormonai, ypač auksinas ir brasinosteroidai (BR), reguliuoja lapų polinkį. Įdomu tai, kad mutantai, kuriems trūksta BR, turi stačią lapų architektūrą ir sumažėjusį polinkį, o ryžių augalai, kurių auksino kiekis yra mažesnis, turi didesnį lapų polinkį. Nustatyta, kad auksino mutantai su pakitusiu lapų kampu sukelia pakitusius BR atsakus. Tačiau tikslūs šio poveikio mechanizmai nežinomi.

Norėdami suprasti auksino ir BR kryžminį pokalbį, tyrėjai pradėjo tikrinti ryžių T-DNR įterpimo populiaciją ir nustatė auksinui nejautrų mutantą arr1. Mutacija buvo patvirtinta genomo analize. Funkciškai, gydant auksino stimuliatoriumi, mutantiniai augalai parodė žymiai mažesnį auksino signalizacijos faktorių, tokių kaip OsIAA1, OsIAA9, OsIAA19 ir OsIAA24, lygį, palyginti su laukinio tipo augalais.

Tada jie palygino laukinio tipo augalų lapų polinkį ir sluoksnio jungtį (regioną, jungiantį lapo ašmenis ir apvalkalą / stiebą) ir arr1. Pažymėtina, kad arr1 mutantas turėjo padidintus lapų kampus, palyginti su laukiniu tipu. Be to, adaksialinės ląstelės (ląstelės, esančios arčiau stiebo) prie mutanto lapų sąnario buvo dvigubai ilgesnės nei laukinių augalų, todėl padidėjo polinkis.

Genetinė analizė atskleidė, kad arr1 mutantas parodė padidėjusią OsIAA6 geno ekspresiją, dėl kurios padidėjo lapų polinkis dėl baltymo funkcijos padidėjimo. Aiškiai didelis OsIAA6 ekspresijos modelis laminatės sąnariuose taip pat parodė jo vaidmenį nustatant lapų kampą.

Tyrinėdami sąveikaujančius OsIAA6 partnerius, mokslininkai nustatė, kad OsIAA6 reguliuoja lapų polinkį, slopindamas auksino atsako faktorių OsARF1. Be to, jie nustatė, kad OsBZR1, pagrindinis transkripcijos faktorius BR signalizacijos kelyje, jungiasi su OsIAA6 promotoriumi ir reguliuoja jo ekspresiją, o tai rodo OsIAA6 vaidmenį auksino-BR kelio skersiniame pokalbyje.

Šios išvados rodo, kad OsIAA6 veikia kaip ryšys tarp auksinas ir BR signalizacijos keliai tarpininkaujant lapelis polinkis, įžvalga, kuri galėtų atverti naujas galimybes kurti ryžių pasėlių veisles, turinčias didesnį fotosintezės efektyvumą.

“Geresni augalai gali lemti geresnį gyvenimą. Mūsų tyrimo rezultatai gali padėti geriau suprasti augalų augimą ir padėti sukurti idealius pasėlius”, – komentuoja prof. Xue.

Tai neabejotinai žingsnis į priekį didinant ryžių, pagrindinio daugelio žmonių maisto produktų, gamybą žmonių populiacija.

Teikia Cactus Communications