Выращивание пшеницы в засушливых условиях в будущем может стать проще благодаря новым генетическим исследованиям Калифорнийского университета в Дэвисе.

Международная группа ученых обнаружила, что правильное количество копий определенной группы генов может стимулировать более длительный рост корней , позволяя растениям пшеницы получать воду из более глубоких источников. Полученные растения имеют больше биомассы и дают более высокий урожай зерна, согласно статье, опубликованной в журнале Nature Communications.

По словам Гилада Габая, исследователя с докторской степенью в Департаменте наук о растениях Калифорнийского университета в Дэвисе и первого автора статьи, исследование предоставляет новые инструменты для изменения архитектуры корней пшеницы , чтобы они могли выдерживать условия маловодья.

Корни ключ к повышению урожайности в засуху

«Корни играют очень важную роль в растениях», — сказал он. «Корень поглощает воду и питательные вещества для поддержки роста растений. Это открытие является полезным инструментом для разработки корневых систем для повышения урожайности пшеницы в условиях засухи ».

Многое было сделано для улучшения производства пшеницы, но потери от нехватки воды могут свести на нет другие улучшения. Растения, которые могут адаптироваться к условиям маловодья, но имеют повышенную урожайность, будут иметь ключевое значение для выращивания достаточного количества пищи для растущего населения перед лицом глобального потепления.

До сих пор мало что было известно о генах, влияющих на корневую структуру пшеницы. Открытие семейства генов, известного как OPRIII, и того, что разные копии этих генов влияют на длину корня, является важным шагом, сказал заслуженный профессор Хорхе Дубковский, руководитель проекта в лаборатории, где работает Габай.

«Дупликация генов OPRIII приводит к увеличению выработки растительного гормона под названием жасмоновая кислота, что вызывает, среди прочего, ускоренное образование боковых корней», — сказал Дубковский. «Разные дозы этих генов можно использовать для получения разных корней».

От геномики к селекции

Чтобы получить более длинные корни, команда исследователей использовала технологию редактирования генов CRISPR, чтобы удалить некоторые гены OPRIII, которые дублировались в линиях пшеницы с более короткими корнями. Напротив, увеличение копий этих генов приводило к более коротким и разветвленным корням. Но вставка ржаной хромосомы, которая привела к уменьшению генов пшеницы OPRIII, привела к удлинению корней.

«Точная настройка дозы генов OPRIII может позволить нам создать корневую систему, адаптированную к засухе, нормальным условиям и различным сценариям», — сказал Габай.

Знание правильной комбинации генов означает, что исследователи могут искать сорта пшеницы, которые имеют эти естественные вариации, и разводить их для выпуска производителям, сажающим в условиях маловодья.