Международная группа исследователей под руководством Пенсильванского университета открыла ген, который регулирует угол наклона роста корней кукурузы. Данный ген является новым инструментом, позволяющим выращивать более глубоко укоренившиеся культуры с повышенной способностью поглощать азот.

Название гена ZmCIPK15 указывает, где он расположен в геноме, и как он функционирует. Было обнаружено, что данный ген отсутствует в образованной в естественных условиях мутантной линии кукурузы, корни которой растут под более крутыми углами наклона, что заставляет их сильнее углубляться в почву. Научные сотрудники идентифицировали ZmCIPK15 с помощью метода общегеномного ассоциативного исследования. Технология включает в себя кропотливый статистический анализ общегеномного набора генетических вариантов в различных линиях растений, чтобы увидеть, какие гены связаны с определенными особенностями.

По словам руководителя исследовательской группы Джонатана Линча, выдающегося профессора науки о растениях в Колледже сельскохозяйственных наук штата Пенсильвания, идентификация гена, который контролирует угол наклона роста корней кукурузы, что оказывает влияние на глубину прорастания корней, очень важна, потому что более глубоко расположенные корни обладают большей способностью улавливать азот. Профессор также отметил, что кукуруза с повышенной способностью поглощать азот имеет значение для окружающей среды, экономики и продовольственной безопасности мира.

«Кукуруза — самая важная культура в мире. В таких странах, как США, самыми большими энергетическими, экономическими и экологическими затратами, направленными на выращивание кукурузы, являются азотные удобрения. Более половины азотных удобрений, внесенных в кукурузу, никогда не используется. Они просто тратятся впустую, смываются вглубь почвы, где загрязняют грунтовые воды, а некоторые из них попадают в атмосферу в виде парникового газа, закиси азота. Это представляет серьезную проблему», — заявил господин Линч.

Руководитель исследовательской группы также добавил, что напротив, в таких регионах, как Африка, где люди больше зависят от кукурузы в качестве источника питания, почвы испытывают дефицит азота, и фермеры не могут позволить себе покупать удобрения. Кукуруза с более углубленной корневой системой поможет собрать больше продовольствия с ограниченным количеством азота.

Для того чтобы найти ген, регулирующий угол наклона корней, ученые из Пенсильванского университета за четыре года проверили почти 500 линий кукурузы в Южной Африке. Полевые эксперименты в Центре сельскохозяйственных исследований имени Рассела Э. Ларсона штата Пенсильвания и тепличные эксперименты в кампусе Университетского парка были проведены для подтверждения фенотипа мутантных растений и растений дикого типа, а также для проверки функциональной пользы изменения угла наклона корня для захвата азота.

По словам бывшего научного сотрудника лаборатории Джонатана Линча, ныне преподавателя Университета Вагенингена в Нидерландах, Ханны Шнайдер, корни выбранных растений были извлечены и измерены, что подтвердило функциональную важность ZmCIPK15. Ген вызвал примерно 10-градусное изменение наклона угла корня,

Более крутой угол наклона роста корней заметно улучшает захват азота. В полевых исследованиях при недостаточной доступности азота у мутантной линии кукурузы cipk15 с более крутыми углами наклона роста было на 18% больше биомассы побегов и на 29% больше накопления азота побегами по сравнению с диким типом спустя 70 дней роста.

 

*по информации из открытых источников

 

 

Читайте также:

Исследователи вывели негорький цикорий

Исследователи раскрыли секреты генома лука

Австралийские исследователи открыли ген устойчивости к гербицидам