Исследователи обнаружили генетический модуль, регулирующий характеристики семян сои

от

Соя (Glycine max) — жизненно важный глобальный источник растительного белка и масла, используемого в пищевой промышленности, производстве кормов и других отраслях. Повышение урожайности сои имеет решающее значение для обеспечения продовольственной безопасности и развития устойчивого сельского хозяйства. Однако молекулярные механизмы, определяющие размер, вес и состав семян, до сих пор остаются неясными.

Группа учёных под руководством профессора Чжан Цзиньсона из Института генетики и биологии развития Китайской академии наук обнаружила важный генетический модуль, который контролирует характеристики семян сои, открывая новые возможности для улучшения сельскохозяйственных культур.

Их исследование, [опубликованное](https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/jipb.70015) в Journal of Integrative Plant Biology 14 августа, раскрывает механизм влияния miR172a и её генов-мишеней ERF416/413 на размер, вес, содержание масла и белка в семенах.

Основные выводы исследования

  • Было обнаружено, что miR172a напрямую влияет на морфологию и состав семян. Переэкспрессия MIR172a привела к тому, что семена стали значительно меньше и легче. Также изменился профиль жирных кислот: уменьшилось содержание пальмитиновой, стеариновой, олеиновой и линолевой кислот, в то время как увеличилось содержание линоленовой кислоты. Одновременно с этим возросло содержание белка.

  • Молекулярные эксперименты подтвердили, что miR172a запускает расщепление матричных РНК двух генов-мишеней, ERF416 и ERF413. Эксперименты по редактированию генов дополнительно прояснили их роль. Мутанты ERF416/413 давали более мелкие семена с пониженным весом в 100 семенах.

  • Удивительно, но у них был на 31,8 % выше урожай на растение и увеличено содержание масла (особенно олеиновой кислоты), хотя уровень белка снизился. Напротив, переэкспрессия ERF416 привела к появлению более крупных и тяжёлых семян (с весом в 100 семян до 13 % выше), но не повлияла на общий урожай и снизила содержание масла.

Дальнейшие исследования

Исследователи также определили нижестоящие регуляторные пути ERF416/413, которые напрямую связываются с промоторами других генов, таких как GmKIX8-1 (участвует в контроле размера семян) и GmSWEET10a (отвечает за транспорт сахара), тем самым влияя на развитие семян.

Анализ 289 образцов сои выявил три основных гаплотипа ERF416. Hap1 был связан с более крупными семенами, но с более низким содержанием масла, в то время как Hap3 коррелировал с более высоким содержанием масла, что делает Hap3 перспективным аллелем для выведения сортов сои с высоким содержанием масла.

«Эта работа определяет miR172a–ERF416/413 как центральный регулятор развития семян сои», — сказал профессор Чжан. Исследование предоставляет ценные генетические ресурсы и молекулярные мишени для выведения сортов сои с оптимизированным урожаем и качеством, сбалансированным по размеру семян, содержанию белка и масла.

Предоставлено Китайской академией наук.

Источник

Другие новости по теме

Другие новости на сайте