Выведение устойчивых к температуре культур является «достижимой мечтой» для одного из самых важных видов коммерчески выращиваемых растений, согласно новому исследованию.
Видение улучшения урожая перед лицом изменения климата изложено в исследовании Центра Джона Иннеса, которое устанавливает генетическую связь между повышением температуры и проблемой «растрескивания стручков» (преждевременного рассеивания семян) масличного рапса.
Исследование, проведенное группой под руководством доктора Винода Кумара и профессора Ларса Остергаарда, показывает, что разрушение стручков усиливается при более высокой температуре у различных видов семейства Brassicaceae, в которое также входят цветная капуста, брокколи и листовая капуста.
Это новое понимание еще на один шаг приближает перспективу создания сельскохозяйственных культур, которые лучше приспособлены к более теплым температурам.
Д-р Винод Кумар, соавтор статьи, объяснил значение результатов:
"Это почти как если бы существовал термостат, который контролирует рассеивание семян или разрушение стручков. Когда мы узнаем, как это работает, мы могли бы в будущем "перемонтировать" его так, чтобы рассеивание семян не происходило с той же скоростью и скоростью. более высокие температуры
"Эта часть головоломки в сочетании с использованием передовых генетических инструментов означает, что выращивание устойчивых к температуре культур становится достижимой мечтой."
Контроль рассеивания семян или «растрескивания стручков» является серьезной проблемой для фермеров, занимающихся выращиванием масличного рапса во всем мире, которые теряют в среднем 15-20% урожая в год из-за преждевременно рассеянных семян, потерянных в поле.
Исследование было направлено на то, чтобы выяснить, оказывает ли повышение температуры прямое влияние на разрушение стручков масличного рапса и как это контролируется генетикой.
"За последние два десятилетия ученые определили гены, которые контролируют разрушение стручков. Однако только сейчас мы начинаем понимать, как на их активность влияет окружающая среда, и в данном случае температура", объяснил профессор Ларс Остергаард.
Чтобы изучить влияние температуры на распространение семян, доктор Ксинран Ли, исследователь с докторской степенью, наблюдал за развитием плодов арабидопсиса, модельного растения, относящегося к важным культурам Brassicaceae, при трех различных температурах: 17, 22 и 27 градусов по Цельсию..
Это показало, что жесткость клеточной стенки в ткани, где происходит разрушение стручка, усиливается при повышении температуры, что приводит к ускоренному рассеиванию семян.
Доктор. Ли продемонстрировал, что это верно не только для Arabidopsis, но и для всего семейства Brassicaceae, включая масличный рапс.
Команда установила генетический механизм, который организует реакцию растений на более высокие температуры. Предыдущие исследования показали, что разрушение стручков контролируется геном, называемым INDEHISCENT (IND). Это исследование показывает, что IND находится под контролем термосенсорного механизма, в котором ключевую роль играет гистон под названием H2A. Z..
В отчете делается вывод: «Наши результаты вводят экологический фактор в современные знания, которые обеспечивают альтернативные возможности для улучшения урожая перед лицом изменения климата».
В статье «Температура модулирует программу спецификации тканей для контроля раскрытия плодов у Brassicaceae», опубликованной в журнале Molecular Plant, также указаны генетические пути, лежащие в основе механизма температурного восприятия, который координирует реакцию растений на повышение температуры.