Исследование, проведенное Университетом Аделаиды, обнаружило, что молекулярные пути, регулируемые геном, традиционно используемым для контроля поведения пшеницы при цветении, могут быть изменены для достижения более высоких урожаев.

Этот ген называется фотопериод-1 (Ppd-1) и регулярно используется селекционерами для обеспечения того, чтобы посевы пшеницы зацвели и завязали зерна в начале сезона, избегая суровых условий лета. Однако существуют известные недостатки.

Хотя эта вариация повышает продуктивность пшеницы, согласовывая опыление и развитие зерна с более благоприятными условиями окружающей среды, она также снижает урожайность, уменьшая количество зерносущих соцветий и колосков, которые образуются на соцветиях пшеницы.»

Доктор Скотт Боден, будущий научный сотрудник Школы сельского хозяйства, продуктов питания и виноделия Университета Аделаиды

Изучая гены, на экспрессию которых влияет Ppd-1, исследовательская группа доктора Бодена обнаружила два фактора транскрипции, которые можно редактировать, чтобы влиять на количество и расположение колосков, формирующихся на колосе пшеницы, а также на сроки появления всходов.

«Делеция одного фактора транскрипции, называемого ALOG1, увеличивает ветвление как у пшеницы, так и у ячменя, которые в норме образуют неразветвленные соцветия, и предполагает, что этот ген может быть основным регулятором неразветвленных колосьев в культурах семейства Triticeae», — говорит доктор Боден.

«Полученные знания проинформируют селекционеров о генах-мишенях Ppd-1, для чего мы можем использовать генетическое разнообразие для создания генотипов, которые могли бы давать более высокие урожаи».

Исследовательская группа доктора Бодена в настоящее время продолжает свою работу, проводя полевые испытания в Исследовательском корпусе Университета, чтобы проверить эффективность генноредактированных линий в полевых условиях.

По счастливой случайности немецкие исследователи обнаружили аналогичный эффект для факторов транскрипции ALOG1 в ячмене, что дает захватывающий ключ к пониманию эволюции неразветвленных соцветий пшеницы и ячменя по сравнению с соцветиями риса и кукурузы, которые демонстрируют более сложные схемы ветвления.

Австралия является крупнейшим в мире экспортером пшеницы и в 2022 году собрала 36 237 477 тонн урожая – самый большой годовой урожай в стране за всю историю наблюдений.

«Пшеница обеспечивает 20% калорий и белка в рационе человека, и ученым и селекционерам необходимо найти способы увеличить урожайность зерна пшеницы на 60-70% к 2050 году для поддержания продовольственной безопасности растущего населения планеты», — говорит доктор Боден.

«Исследования, подобные нашему, особенно важны, поскольку они предоставляют список генов-мишеней, которые можно использовать с новыми технологиями, такими как трансформация и редактирование генов, для создания нового разнообразия, которое может помочь повысить урожайность сельскохозяйственных культур.

«Мы ожидаем, что наши исследования приведут к дальнейшим открытиям генов, контролирующих развитие колосков и цветочков пшеницы, и, таким образом, принесут пользу разработке стратегий повышения потенциальной урожайности пшеницы».