Обнаружена ключевая мутация, приводящая к позднему цветению ячменя

от

Международная группа учёных под руководством Института генетики растений и исследований сельскохозяйственных культур имени Лейбница (IPK) обнаружила генную мутацию (PPD-H1), которая заставляет ячмень цвести позже в регионах с длинными весенними днями. Это в конечном итоге позволяет получать более высокие урожаи.

Учёные проанализировали обширные коллекции дикого и культивируемого ячменя

Для своего исследования учёные проанализировали обширные коллекции дикого и культивируемого ячменя и смогли показать, что мутация возникла только у культивируемого ячменя после его первого возделывания в южном Леванте. Это опровергает более ранние предположения о месте её происхождения. Результаты были опубликованы в журнале Theoretical and Applied Genetics.

Для исследования команда учёных изучила коллекцию из более чем 2 000 растений ячменя, включая 940 диких разновидностей и 1 110 культивируемых разновидностей Hordeum vulgare. Они сосредоточили свой генетический анализ на области вокруг гена PPD-H1. Они секвенировали эту область, поскольку подозревали наличие небольших, но значительных изменений в генетическом материале растения, известных как однонуклеотидные полиморфизмы (SNP), ответственные за позднее цветение.

Одновременно они измеряли время цветения этих растений (то есть количество дней до колошения) в полевых испытаниях в различных местах, проводя исследования ассоциаций на уровне всего генома, чтобы определить гены, влияющие на время цветения.

Детальный анализ генотипов

Кроме того, исследовательская группа провела углублённый анализ 41 выбранного генотипа в условиях длинного и короткого дня в контролируемой среде. Это позволило им определить фенотипическую реакцию на длину дня. Они также изучили образец ячменя возрастом 6 000 лет из пещеры Йорам в Израиле, чтобы выявить самые ранние формы аллеля PPD-H1. Сравнивая все данные с климатическими характеристиками мест сбора, они смогли проследить происхождение и распространение гена.

Генетическое изменение, которое позволяет позднему цветению, — это мутация SNP22. «Наши данные ясно показывают, что это небольшое, но важное генетическое изменение в гене PPD-H1 вызывает позднее цветение в условиях длинного дня. Более ранние исследования приводили к другим предположениям, но теперь мы смогли их исправить», — объясняет доктор Раджив Шарма, первый автор исследования.

Аллель PPD-H1, ответственный за позднее цветение, возник у дикого ячменя, который рос и до сих пор растёт в пустынных районах южного Леванта — в частности, вдоль восточного побережья Средиземного моря и в окрестностях.

«Эта важная черта появилась только после первоначального одомашнивания ячменя, что удивительно, — говорит доктор Керстин Нойманн, руководитель группы по автоматизированному фенотипированию растений в IPK. — Это не было характеристикой, которой ячмень обладал с самого начала, а скорее более поздней адаптацией, которая позволила ему распространиться в Европу».

Все современные сорта ячменя с поздним цветением можно проследить до общего предка: гаплотипа H10. Этот оригинальный гаплотип был обнаружен у 16 диких разновидностей ячменя, в основном в Израиле. Под давлением отбора эти сорта размножились и быстро распространились, продвигаясь к Северной Европе. Это позволило ячменю хорошо расти даже в более северных регионах с длинными летними днями.

Предоставлено Институтом генетики растений и исследований сельскохозяйственных культур имени Лейбница.

Источник

Другие новости по теме

Другие новости на сайте