Открытие генетического механизма, вызывающего раннее прорастание ячменя

от

Каждый год миллиарды долларов убытков в сельском хозяйстве по всему миру связаны с преждевременным прорастанием (PHS) — явлением, при котором зерно или семена прорастают на растении до сбора урожая. Этот процесс запускается различными факторами, такими как тёплая и влажная погода, что может испортить урожай и поставить под угрозу глобальные запасы продовольствия. Однако этому можно положить конец, поскольку группа исследователей, в основном из Карлсбергской исследовательской лаборатории в Дании, раскрыла генетический механизм, контролирующий время прорастания ячменя.

Преждевременное прорастание — проблема, созданная человеком

Когда первые фермеры одомашнили ячмень, они хотели, чтобы культура прорастала вскоре после посева. Поэтому они отбирали сорта с меньшей естественной спячкой семян — паузой, которая останавливает прорастание семян до тех пор, пока условия не станут подходящими. Хотя это позволяет фермерам быстро сеять после сбора урожая, иногда давая два урожая, это имеет существенный недостаток.

Если до сбора урожая наступают идеальные погодные условия, весь урожай начинает прорастать раньше времени. Это проблема, потому что даже если бы можно было собрать его раньше, зерно часто оказывается слишком влажным для хранения или уже началось биохимическое изменение, которое ухудшает его качество для еды или пивоварения.

Чтобы лучше понять причины PHS

Учёные сосредоточились на MKK3 — гене, известном своей ролью в контроле спячки у ячменя и других злаков. Они проанализировали ДНК более чем 1000 сортов ячменя с ферм и семенных банков по всему миру.

Также они выращивали сорта ячменя в полях в течение нескольких сезонов, подвергая половину условий, которые могли вызвать PHS. Это позволило им сравнить поражённое зерно с нормальным. В лаборатории исследователи изучили экспрессию генов и измерили активность белков, чтобы увидеть, как гены MKK3 напрямую влияют на спячку.

Основные выводы

Согласно исследованию, опубликованному в журнале Science, контроль над спячкой осуществляется несколькими версиями MKK3, а не одной. У дикого ячменя есть одна копия, в то время как у культивируемых сортов — несколько. Это означает, что чем больше генов MKK3 у ячменного растения, тем сильнее сигнал к прорастанию и короче период спячки семян.

Исследование также изучило, как варианты MKK3 распространились в ответ на климат и потребности древних фермеров. Некоторые были гиперактивны и были выбраны фермерами в Северной Европе из-за их превосходного качества солода. Другие были менее активны (высокая спячка) и пользовались спросом у фермеров во влажном климате, таком как Восточная Азия. Это означало, что культуры могли пережить муссоны, не прорастая раньше времени.

Авторы исследования надеются, что современные фермеры смогут культивировать идеальный сорт ячменя для любого региона. «Наша работа показывает, что понимание генетической сложности спячки может помочь селекционерам вывести ячмень, который будет продуктивным и устойчивым к изменению климата».

© 2025 Science X Network

Больше из раздела Биология и медицина

Источник

Другие новости по теме

Другие новости на сайте