В статье, опубликованной 18 апреля 2017 года в журнале Nature Plants, команда ученых под руководством Томаса Брутнелла, доктора философии. Директор Enterprise Institute for Renewable Fuels в Danforth Center и исследователи из Объединенного института генома Министерства энергетики США (DOE JGI), Научно-исследовательского центра Министерства энергетики США, провели генетический скрининг для выявления генов, которые могут играть роль в развитии цветов. на метелке лисохвоста зеленого.
Зеленый лисохвост — дикий родственник проса обыкновенного культурного. Эти виды Setaria связаны с несколькими кандидатами на биоэнергетические травы, включая просо и мискантус, и служат модельными системами трав для изучения трав, которые фотосинтетически фиксируют углерод из CO2 посредством водосберегающего пути (C4).
Геномы как зеленого лисохвоста, так и проса лисохвоста секвенированы и аннотированы в рамках программы общественных наук DOE JGI.«Мы идентифицировали четыре рецессивных мутанта, которые приводят к уменьшенным и неравномерным цветочным кластерам», — сказал Пу Хуанг, доктор философии, ведущий автор статьи. «В конечном итоге идентифицировав ген у зеленого лисохвоста, мы определили новый детерминант в контроле урожайности зерна, который может иметь решающее значение для улучшения пищевых культур, таких как кукуруза».
Трава Setaria была предложена в качестве модели для пищевых и биоэнергетических культур из-за ее небольшого роста и быстрого жизненного цикла по сравнению с большинством биоэнергетических трав. После создания ресурса мутантной популяции для травы лаборатория Брутнелла провела скрининг 2700 семей M2, глубоко секвенировала пул мутантов для выявления причинной мутации и подтвердила, что гомологичный ген кукурузы играет аналогичную роль.«Выявление этого нового игрока в архитектуре метелки может позволить проектировать растения с улучшенной или уменьшенной структурой метелки», — заявил Брутнелл. «Например, при селекции кукурузы были выбраны уменьшенные мужские метелки, также известные как кисточки, чтобы уменьшить затенение поля, при этом производя при этом достаточное количество пыльцы. Однако урожайность зерна сорго напрямую связана с архитектурой метелки. ген влияет на архитектуру метелки у Setaria и кукурузы, мы расширили набор инструментов для селекционеров ».
В Центре Данфорта заводы являются ключом к открытиям и продуктам, которые обогатят и восстановят как окружающую среду, так и жизни людей во всем мире. Лабораторные исследования Брутнелла включают поиск нового поколения биотоплива: альтернативных источников энергии, которые являются доступными, устойчивыми и экологически безопасными.
В рамках исследования разрабатываются новые вычислительные инструменты и модельные системы для выявления генов, которые улучшат урожай сельскохозяйственных культур за счет усиления фотосинтеза.