Обнаружены варианты генов у пшеницы и ячменя, которые улучшают использование азота

Прочитано: 120 раз(а)


Азот в качестве удобрения может повысить урожайность. Однако слишком большое количество азота может также иметь негативные последствия, такие как загрязнение грунтовых вод, высокое потребление энергии при производстве удобрений и образование вредных для климата газов. Поэтому наука ищет способы помочь сельскохозяйственным культурам расти при меньшем количестве азота.

Исследователи из Боннского университета обнаружили варианты гена датчика нитратов NPF2.12, которые запускают цепочку сигнального каскада при низком уровне азота в почве. Это вызывает более сильный рост корней , что приводит к улучшению использования азота. Исследование опубликовано в New Phytologist.

«Мы изучили большое количество генотипов пшеницы и ячменя в различных условиях снабжения азотом и проанализировали структуру их корней и накопление азота в растениях», — говорит ведущий автор доктор Нуреалам Сидикки из группы селекции растений Института растениеводства Боннского университета. и сохранение ресурсов (INRES). Исследователи изучили в общей сложности более 220 различных сортов пшеницы и ячменя за последние полвека селекции растений. « Исследуемые сорта пшеницы были выбраны с учетом истории селекции за последние 60 лет», — объясняет профессор д-р Йенс Леон из INRES Plant Breeding.

В кампусе сельскохозяйственных исследований Боннского университета в Кляйн-Альтендорфе исследователи изучили эти различные сорта на пробных участках с высоким содержанием азота и, для сравнения, на участках с низким содержанием азота. Затем команда проанализировала, среди прочего, характеристики корневых признаков и содержание азота в листьях и зернах каждого сорта, а также провела генетический анализ всего генома, чтобы найти корреляции между последовательностями ДНК и соответствующими признаками, объясняет профессор Леон.

Чем больше корней поглощают больше азота из почвы

Во время оценки исследователи наткнулись на NPF2.12. Определенные варианты этого гена заставляли растения развивать более крупную корневую систему, когда азот в почве был недостаточным. «Вполне вероятно, что этот ген, или, точнее, белок, который он кодирует, действует как датчик, который необходимо выключать, когда уровень азота в почве низкий, чтобы косвенно увеличить мессенджер оксида азота как часть сигнального каскада , который в свою очередь, вызывает рост корней, тем самым улучшая использование азота», — говорит доктор Агим Балвора из отдела селекции растений INRES, который является соответствующим автором статьи.

«В условиях низкого содержания азота и при наличии определенных вариантов гена NPF2.12 можно обнаружить повышенное содержание азота в листьях и зернах по сравнению с высокой доступностью азота», — говорит Балвора, который также сотрудничает с кластером передового опыта PhenoRob в университете. Бонна. Следовательно, в неблагоприятных условиях эти сорта дают более высокий урожай, чем те, которые содержат альтернативный аллель, подчеркивает Сиддики.

Варианты датчика нитратов NPF2.12 помогают с использованием азота

Исследователи смогли продемонстрировать как в лаборатории, так и в теплице, что NPF2.12 действительно отвечает за улучшение характеристик. Анализировали растения пшеницы с дефектом гена NPF2.12. При плохом снабжении азотом соответствующие линии, имеющие дефектный аллель npf2.12, вели себя как сорта, изначально имеющие полезный вариант гена. «Эти результаты показывают, что NPF2.12 является негативным регулятором, снижение экспрессии которого в соответствующих сортах приводит к усилению роста корней и повышению содержания азота в побегах благодаря сложному механизму», — объясняет профессор, доктор Габриэль Шааф, член кластера PhenoRob. качества от INRES Plant Nutrition.

Исследование входит в рамки фундаментальных исследований, но также открывает важные возможности для селекции растений. «Улучшение понимания генетической и молекулярной функции восприятия азота ускорит выведение сортов с улучшенной эффективностью использования азота», — говорит Балвора, глядя в будущее. Однако для этого потребуется лучшее понимание отдельных шагов сигнального каскада датчика NPF2.12, которые приводят к более сильному росту корней при дефиците азота.

 

Обнаружены варианты генов у пшеницы и ячменя, которые улучшают использование азота



Новости партнеров