Кукуруза - это основная культура, родившаяся в скромных условиях. Если вы посмотрите на его дикого предка, теосинте, растение выглядит почти неузнаваемым. Человеческий отбор убедил растение кукурузы расти таким образом, чтобы оно давало более высокие урожаи и могло быть более эффективно собрано. Но перед лицом изменения климата, роста населения и других факторов ученые и фермеры ищут способы еще больше оптимизировать урожайность кукурузы.
Теперь исследователи из лаборатории Колд-Спринг-Харбор (CSHL) выявили взаимосвязь между урожайностью растения кукурузы и специфической генетической активностью, связанной с одним из метаболических путей растения. Открытие имеет значение для селекции растений, потенциально открывая двери для более устойчивых и высокоурожайных растений кукурузы.
CSHL Профессор Дэвид Джексон и его команда связали ген RAMOSA3 с ветвлением, что может повлиять на его урожайность. Когда у растения кукурузы слишком много ветвей, оно будет тратить больше энергии на образование этих ветвей и меньше на образование семян. Больше ветвей часто означает более низкую или менее эффективную доходность.
Колосья, часть кукурузы, которую мы едим, обычно вообще не разветвлены - они просто образуют один прямой початок. Но мутанты кукурузы, у которых нет гена RAMOSA3, могут получить узловатые разветвленные початки.
Джексон и его команда первоначально предположили, что фермент, который кодирует RAMOSA3, называемый TPP, и сахарофосфат, называемый T6P, на который действует TPP, вероятно, ответственны за разветвление ушей. Хотя точная функция T6P остается «в значительной степени неуловимой», ученые считают, что он обладает сигнальными свойствами.
Затем, по неожиданному повороту, они обнаружили, что родственный ген, TPP4, также помогает контролировать ветвление, но эффект этого гена не был связан с его ферментативной активностью. Они задались вопросом, может ли то же самое быть верно для RAMOSA3 и его собственной ферментативной активности. Чтобы проследить это, они заблокировали только активность фермента, связанного с RAMOSA3, а не сам ген, и получили початки кукурузы нормального вида. Это указывает на то, что, хотя RAMOSA3 контролирует активность фермента, по-видимому, активность фермента не отвечает за контроль ветвления. Таким образом, ген может «подрабатывать» скрытой активностью, объясняет Джексон. Вопрос о том, что может повлечь за собой эта работа по совместительству, является отправной точкой для будущих исследований.
Выводы команды были опубликованы в журнале Nature Plants. Их работа может привести к повышению урожайности и более эффективному сбору урожая кукурузы, а также других культур, таких как рис и лебеда.