Изменение баланса роста и иммунитета кукурузы повышает урожайность

Ученые лаборатории Cold Spring Harbor Laboratory (CSHL) выясняют, повысить выход зерна с одного растения кукурузы.

По их словам, один из способов повысить продуктивность растения - это перенаправить часть его ресурсов с чрезмерной поддержки иммунной системы на увеличение производства семян.

Команда исследователей во главе с профессором CSHL Дэвидом Джексоном нашла ген, который может помочь им изменить этот баланс.

Чтобы процветать в дикой природе, растения должны постоянно быть начеку. С непредсказуемым множеством бактерий, грибков и вирусов, скрывающихся в почве и воздухе, растение должно поддерживать надежную иммунную систему, готовую противостоять любой атаке.

Бдительность обходится дорого: энергия, потраченная на защиту от патогенов, не может быть использована для роста или производства семян. И компромисс имеет решающее значение.

Для сельскохозяйственных культур ситуация выглядит так. Кукуруза, выращиваемая на тщательно ухоженном поле фермера, сталкивается с меньшим количеством угроз, чем то же растение в дикой природе.

В контролируемой среде растения могут, вероятно, ослабить свою антипатогенную защиту, но для того, чтобы сделать это, потребуется генетическая обработка.

«Если мы сможем убедить растения в том, что им не нужно тратить много энергии на оборону, они сосредоточатся на производстве семян», - говорит Джексон.

В работе, опубликованной в Proceedings of the National Academy of Sciences, Джексон и его команда заявили об определении гена кукурузы, который способствует как развитию растения, так и контролю его иммунной системы.

Они говорят, что манипулирование этим геном может стать способом повышения урожайности путем перепрограммирования того, как растение уравновешивает свои инвестиции в рост и оборону.

Растения кукурузы не могут выжить без гена Gß – он кодирует часть необходимого сигнального комплекса. Растения, спроектированные с недостатком Gß, быстро становятся коричневыми и умирают, что, как выяснили постдокторанты Цинюй Ву и Фан Сюй, было связано с тем, что растению нужен ген, чтобы контролировать свою иммунную систему. Без этого сверхактивная иммунная система атакует собственные клетки растения.

Экспериментируя с десятками генетически разнообразных линий кукурузы, ученые обнаружили, что в правильном генетическом контексте растения могут расти без Gß. Более того, команда связала естественные изменения в гене Gß с производством кукурузных початков с необычно обильными зернами.

Джексон говорит, что результаты его команды указывают не только на то, что Gß участвует как в росте, так и в иммунитете, но что он, вероятно, опосредует перекрестные помехи между клеточными путями, которые контролируют эти конкурирующие функции. Исследователи уже углубляются в эти взаимодействия, надеясь, что они станут ключом к развитию более урожайных культур.

(Источник: www.eurekalert.org).