В недавнем исследовании салата и модельного растения арабидопсис исследователи из Центра биотехнологии семян Калифорнийского университета в Дэвисе и в Китае впервые показали, что ген, который, как известно, определяет глубину покоя семян и время прорастания, также влияет на цветение. Исследование также предполагает, что ген делает это, влияя на выработку определенных микроРНК — крошечных фрагментов генетического материала, которые управляют переходом от одной фазы жизненного цикла растения к другой.Результаты, которые имеют важное значение для ежегодного урожая салата в США 1,9 миллиарда долларов, будут опубликованы в течение недели 28 марта в Proceedings of the National Academy of Sciences.«Похоже, что ген« задержки прорастания 1 », или DOG1, является датчиком окружающей среды, обнаруживающим изменения окружающей среды и позволяющим растению не только сохранять семена в состоянии покоя, но и задерживать цветение», — сказал соавтор исследования Кент Брэдфорд. ученый-растениевод и директор Центра биотехнологии семян.
«Этот ген может быть особенно ценным инструментом, поскольку изменение климата сдвигает наши вегетационные сезоны, и мы вынуждены разводить растения, которые могут адаптироваться к этим изменениям окружающей среды», — сказал Брэдфорд.Прорастание и цветениеОднолетние цветущие растения соответствуют своему жизненному циклу — особенно прорастанию семян и цветению — соответствующему времени года. Если цветущее растение прорастает слишком рано, саженец может появиться до того, как температура станет достаточно высокой, чтобы растение могло выжить.
Такое согласование жизненных циклов и условий окружающей среды не менее важно для возделываемых культур. Весь урожай салата может быть потерян, если растения отреагируют на ранние теплые температуры и «раскроются», дав цветы и семена до того, как сформируются товарные кочаны салата.В новом исследовании ученые обнаружили, что подавление гена DOG1 в салате или арабидопсисе снижает уровни одной микроРНК и увеличивает уровни другой.
В результате семена прорастали при более высоких температурах, а растения зацвели раньше, чем обычно.«Это свидетельствует о том, что работает молекулярно-генетический механизм, координирующий адаптацию покоя семян и признаков цветения растений к условиям окружающей среды», — сказал соавтор исследования Хэцян «Альфред» Хуо, научный сотрудник лаборатории Брэдфорда.
«Наши результаты также предполагают, что период между покоем семян и прорастанием семян является отдельной фазой в жизненном цикле растения, и что на эту фазу, по-видимому, влияют те же системы микроРНК, которые управляют стадиями созревания и цветения», — сказал Хо.Соавторы и финансирование
С Брэдфордом и Хо сотрудничал Шухуэй Вэй из Китайской академии сельскохозяйственных наук в Пекине.Финансирование исследования было предоставлено программой конкурсных грантов Министерства сельского хозяйства США и семенной компанией Rijk Zwaan со штаб-квартирой в Нидерландах.