Исследователи обнаружили новые данные о важном для сельского хозяйства процессе яровизации, который может помочь фермерам справиться с наносящими финансовый ущерб колебаниями погоды.
Яровизация - это процесс, при котором растениям требуется длительное воздействие низких температур, прежде чем они перейдут из вегетативного состояния в цветение. На протяжении десятилетий это было ключевым направлением исследований в области развития растений и урожайности сельскохозяйственных культур.
Но как яровизация может работать при переменных температурах в полевых условиях, было неясно, как и некоторые из основных молекулярных механизмов управления процессом.
Исследование, проведенное учеными Центра Джона Иннеса в сотрудничестве с коллегами из Венгрии и Франции, показывает, что на яровизацию влияют как теплые, так и холодные условия, а также гораздо более широкий диапазон температур, чем считалось ранее.
Проведенное под руководством доктора Лауры Диксон исследование началось с исследования того, как колебания температуры окружающей среды могут влиять на регулирование цветения озимой пшеницы. Но неожиданно обнаружилась «крайняя реакция яровизации».
Мы показали, что яровизация реагирует на более теплые условия, чем те, которые классически связаны с яровизацией. До этого исследования мы думали, что яровизация происходит только при максимальной температуре около 12 ° C, но истинная температура намного выше. Эта информация сразу же пригодится заводчикам», - говорит доктор Диксон.
Исследователи использовали панель из 98 сортов пшеницы и местных сортов и подвергали их воздействию температур от 13 до 25 °C в контролируемых условиях.
Обычно после завершения процесса яровизации рост растений ускоряется при высоких температурах. Но команда определила один сорт, названный Charger, который не следовал этому стандартному ответу.
Анализ экспрессии генов показал, что за этот признак отвечает ген активатора цветения пшеницы (VRN-A1). Дальнейшие эксперименты показали, что экспрессия генов, задерживающих цветение, реактивируется в ответ на высокие температуры (до 24 °C), демонстрируя, что яровизация является не только следствием того, как долго растение находится в постоянном холоде.
Это исследование, опубликованное в журнале Development, освещает сложную работу генетической сети цветочных активаторов и репрессоров, которые координируют реакцию растения на ряд температурных воздействий. Также установлено, что сорт Charger является экстремальной версией реакции на более высокие температуры, которая может преобладать у сортов озимой пшеницы.
В настоящее время команда ищет диагностические генетические маркеры, которые позволят заводчикам отслеживать отдельный аллель, ответственный за этот признак яровизации при высоких температурах. Они также надеются использовать свои новые знания о прерывании теплой погоды, чтобы сократить продолжительность яровизации в цикле размножения, чтобы новые линии пшеницы могли быть получены быстрее..
Д-р Диксон объясняет: «Это исследование подчеркивает, что для понимания реакции яровизации в сельском хозяйстве мы должны проанализировать процесс в поле и в различных условиях. Эти знания можно использовать для создания новых сортов пшеницы, более устойчивых к изменениям. температуры."