Новое исследование ученого из Университета штата Айова определило генетический механизм, который управляет ростом и засухоустойчивостью растений, что может привести к улучшению характеристик сельскохозяйственных культур.
Яньхай Инь, профессор генетики, развития и клеточной биологии и научный сотрудник Института наук о растениях, сказал, что биологические процессы, которые контролируют рост растений и реакцию на засуху, часто противоречат друг другу. Инь сказал, что ученые давно наблюдали тенденцию растений замедлять свой рост во время засухи, чтобы сохранить энергию и бороться со стрессом, но генетические механизмы, управляющие этими взаимодействиями, были плохо изучены.
Инь является соответствующим автором исследования, опубликованного в рецензируемом научном журнале Nature Communications, которое показывает, что эти взаимодействия зависят от пары генов, известных как BES1 и RD26.
Согласно статье, BES1 контролирует рост растений и активируется присутствием гормона, называемого брассиностероидом. По словам Инь, BES1 также влияет на тысячи других генов, что делает его «важным переключателем» в общем функционировании растения.
Ген, известный как RD26, с другой стороны, активируется, когда растения испытывают стресс от засухи, сказал Инь. Это приводит к замедлению роста и экономии энергии растения.
Два пути, BES1 и RD26, часто ингибируют друг друга, согласно исследованию.
"Эти две реакции, кажется, противоречат друг другу, и в нормальных условиях выращивания вы не хотите, чтобы реакция RD26 на засуху была активной", - сказал он. «Потребуются дополнительные исследования, чтобы полностью понять, как взаимодействуют эти два пути».
Исследовательская группа использовала для исследования модельное растение арабидопсис, маленькое цветущее растение. Исследователи провели генетическое тестирование растения, а также геномные исследования и компьютерное моделирование, чтобы прийти к своим выводам. Геномные исследования и компьютерное моделирование проводились Патриком Шнаблем, заслуженным профессором агрономии и директором Института растениеводства в штате Айова; Чжаоху Ли из Китайского сельскохозяйственного университета и Маниша Алуру и Сринивас Алуру из Технологического университета Джорджии. Более 10 бывших и нынешних студентов ISU провели исследование в течение семи лет.
"Это определенно командная работа", - сказал Инь.
Инь сказал, что результаты арабидопсиса, вероятно, аналогичным образом применимы и к основным товарным культурам, а это означает, что это исследование может помочь селекционерам в разработке сортов с улучшенной устойчивостью к стрессу. Например, брассиностероид действует аналогичным образом в кукурузе, сказал он.
«Есть веские основания полагать, что те же механизмы переносятся и на другие растения, включая сельскохозяйственные культуры», - сказал он. «И мы можем использовать эти знания для повышения урожайности в условиях засухи».