Портал AgroXXI.ru ознакомился со статьей Дэна Мозера, Университет Небраски-Линкольн, о возможностях созданной новой метаболической модели кукурузы: «Исследовательская группа под руководством ученых из Университета Небраски-Линкольн построила крупнейшую в мире метаболическую модель кукурузы, чтобы изучить, как температурный стресс влияет на растение и как популярный почвенный гриб, используемый для инокуляции, может помочь облегчить проблему.
Исследование представляет собой расширение более ранней работы с метаболической моделью корней кукурузы, которую та же команда, Раджиб Саха, Ричард Л. и доцент кафедры химии и Кэрол С. МакНил, проводила для изучения эффективности использования азота растением в условиях азотного стресса.
Саха и его команда расширили модель, включив в нее все растение, а не только корни, что позволило лучше оценивать сложные метаболические взаимодействия, связанные с ними молекулярные основы и разные факторы стресса, влияющие на продуктивность культуры. Результаты опубликованы в журнале iScience .
Метаболическая модель представляет собой гибрид кукурузы B73, геном которого высоко ценится за создание гибридов пищевого и кормового назначения. Эта линия и ее потомки, выведенные в Университете штата Айова в начале 1970-х годов, составляют половину родительской линии почти всех гибридов кукурузы, выращиваемых во всем мире.
Разработанная в Небраске мультиорганная метаболическая модель — крупнейшая из когда-либо созданных для кукурузы (или любого другого растения) — позволяет ученым проводить исследования более эффективно и быстро, чем полевые опыты с реальными растениями.
Подсчитано, что температурный стресс, вызванный изменением климата, может снизить урожайность кукурузы на 7–18%, поскольку ухудшает фотосинтез и синтез углеводов в листьях, синтез крахмала в зернах и негативно влияет на биосинтез аминокислот и лигнина в стеблях. Кроме того, температурный стресс может повредить ферменты и ткани, ухудшить цветение и вызвать окислительный стресс на репродуктивной стадии.
«Существует острая необходимость в разработке высокоурожайных генотипов кукурузы, способных противостоять температурному стрессу», — говорит Саха.
Ученые сосредоточены на том, чтобы настроить метаболизм растения для противодействия этому явлению. Они включили в свою модель данные о чрезмерной жаре и холоде, обнаружив, что оба создают так называемые «метаболические узкие места», замедляющие рост растений, но исследователи сосредоточились на жаре, ожидаемой на фоне продолжающегося изменения климата.
Одним из подходов к смягчению температурного стресса является реинжиниринг растения, создание новых гибридов, которые менее подвержены его воздействию. Хотя это может оказаться успешным, «это очень, очень долгий процесс», отметил Саха.
В другом подходе исследователи инокулировали корень кукурузы полезным почвенным грибом, известным как Rhizophagus ignores, который обычно используется в качестве инокулянта.
Результаты показали, что гриб успешно устраняет метаболические узкие места, которые замедляют рост растений в условиях стресса от жары и холода. При обработке грибом увеличивались как биомасса всего растения, так и скорость роста органоспецифической биомассы. В дальнейшем исследования с использованием той же метаболической модели будут сосредоточены на том, как Rhizophagus ignores влияет на метаболизм растений в условиях высокого и низкого содержания азота. Ученые заявили, что созданная ими модель будет доступна исследователям, которые хотят изучить другие виды стресса на кукурузе».
Источник: University of Nebraska-Lincoln. Автор: Дэн Мозер.
Заглавное фото: Шаповалова Наталья, AgroXXI.ru.
