Исследователи из Института возобновляемых видов топлива Enterprise Rent-A-Car в Научном центре растений Дональда Дэнфорта обнаружили ген, который влияет на урожайность зерна трав, связанных с продовольственными культурами. Были выявлены четыре мутации, которые могут повлиять на культуры-кандидаты для производства возобновляемого и устойчивого топлива.
В статье, опубликованной 18 апреля 2017 года в журнале Nature Plants, группа под руководством Томаса Брутнелла, доктора философии. Директор Института предприятий по возобновляемым источникам топлива в Данфорт-центре и исследователи из Объединенного института генома Министерства энергетики США (DOE JGI) провели генетический скрининг для выявления генов, которые могут играть роль в развитии цветка. на метелке зеленого лисохвоста. Зеленый лисохвост - дикий родственник лисохвоста обыкновенного. Эти виды Setaria родственны нескольким биоэнергетическим травам-кандидатам, включая просо просо и мискантус, и служат в качестве модельных систем трав для изучения трав, которые фотосинтетически фиксируют углерод из CO2 посредством сохранения воды (C 4) путь. Геномы как зеленого лисохвоста, так и лисохвоста были секвенированы и аннотированы в рамках Программы общественных наук JGI Министерства энергетики США.
«Мы идентифицировали четыре рецессивных мутанта, которые приводят к уменьшенным и неравномерным соцветиям», - сказал Пу Хуанг, доктор философии, ведущий автор статьи. «Выявив в конечном итоге ген в зеленом лисохвосте, мы определили новый детерминант в контроле урожайности зерна, который может иметь решающее значение для улучшения таких продовольственных культур, как кукуруза».
Трава Setaria была предложена в качестве модели пищевых и биоэнергетических культур из-за ее небольшого роста и быстрого жизненного цикла по сравнению с большинством биоэнергетических трав. После создания ресурса мутантной популяции травы лаборатория Брутнелла провела скрининг 2 700 семейств M2, провела глубокое секвенирование мутантного пула для выявления причинной мутации и подтвердила, что гомологичный ген в кукурузе играет аналогичную роль.
«Идентификация этого нового игрока в архитектуре метелок может позволить проектировать растения с улучшенными или уменьшенными структурами метелок», - заявил Брутнелл. «Например, при селекции кукурузы были выбраны уменьшенные мужские метелки, также известные как кисточки, чтобы уменьшить затенение в поле, при этом производя достаточное количество пыльцы. Однако урожайность зерна сорго напрямую связана с архитектурой метелки. Показав, что это влияет на архитектуру метелок у Setaria и кукурузы, мы расширили набор инструментов для селекционеров."
В Данфорт-центре растения являются ключом к открытиям и продуктам, которые обогатят и восстановят как окружающую среду, так и жизнь людей во всем мире. Лабораторные исследования Брутнелла включают поиск биотоплива следующего поколения: альтернативных источников энергии, доступных по цене, устойчивых и экологически чистых. В ходе исследования разрабатываются новые вычислительные инструменты и модельные системы для выявления генов, которые улучшат урожайность сельскохозяйственных культур за счет усиления фотосинтеза.