Ключевой ген OsBZR4 регулирует характеристики риса без зародыша и имеет сельскохозяйственный потенциал

от

Развитие семян риса имеет решающее значение для определения урожайности и качества зерна. Зародыш и эндосперм — специализированные структуры для размножения и хранения питательных веществ соответственно — должны расти согласованно, чтобы обеспечить жизнеспособность семени.

Около 30 лет назад учёные обнаружили мутантный рис без зародыша под названием eml1. Этот мутант ценен как модель для изучения взаимодействия между зародышем и эндоспермом, а также обладает чувствительными к температуре характеристиками, которые могут быть полезны для селекции. Однако генетические механизмы, ответственные за фенотип риса без зародыша, оставались неясными.

Чтобы восполнить этот пробел, исследовательская группа под руководством профессора Бу Цинъюня из Северо-восточного института географии и агроэкологии Китайской академии наук определила OsBZR4 как ключевой регуляторный ген, стоящий за формированием риса без зародыша, и раскрыла его молекулярные пути. Результаты исследования были опубликованы в Nature Communications 26 июля.

Исследование подтверждает, что OsBZR4 является основным регулятором развития семян без зародыша. Мутации в этом гене вызывают образование семян без зародыша у 60–100% растений различных сортов риса. Анализ экспрессии показал, что OsBZR4 активен именно на границе между щитком (специализированной эмбриональной структурой) и эндоспермом, где он подавляет два гена — YUC4 и PIN5b, — чтобы контролировать уровни и распределение ауксина на ранних этапах развития семян.

Эксперименты показали, что применение экзогенного ауксина или сверхэкспрессия гена YUC4, участвующего в синтезе ауксина, увеличивали частоту образования семян без зародыша, тогда как обработка ингибитором транспорта ауксина N-1-нафтилфталамовой кислотой (NPA) снижала её.

Кроме того, в исследовании было объяснено, почему мутант чувствителен к температуре. Более высокие температуры повышали частоту образования семян без зародыша у мутантов bzr4 за счёт активации гена OsPIL13, который способствует транскрипции YUC4 и последующему накоплению ауксина. Этот каскад объясняет, как температура усиливает проявление признака отсутствия зародыша.

Примечательно, что введение аллеля мутанта bzr4 в элитные сорта риса, такие как ZJ10 и ZJ11, улучшило как урожайность обрушенного риса, так и сохранность зерна — ключевые характеристики для повышения сельскохозяйственной продуктивности.

Целенаправленная манипуляция с OsBZR4 может позволить разработать термочувствительные сорта риса без зародыша с повышенными энергетическими запасами и лучшей сохраняемостью, отметили исследователи.

Предоставлено Китайской академией наук.

Источник

Другие новости по теме

Другие новости на сайте