Ученые нашли генетическую причину, почему уровень белка в зернах кукурузы снизился после ее одомашнивания. Изменение содержания питательных веществ связано со способностью растения усваивать азот. Исследование опубликовано в журнале Nature.
На протяжении многих лет ученые пытались вывести растения, в зернах которых содержалось бы больше питательных веществ. Это особенно касается кукурузы. В приоритете было повышение уровня клетчатки в ее зернах, а содержание белка и вкусовые качества были второстепенны. Кроме того, в растениеводстве распространились нитратные удобрения, поэтому содержание азота в зернах тоже не имело значения. Сейчас в зернах современной кукурузы содержится всего 5–10% белка, тогда как у ее дикого предка, теосинте, это значение достигало 20–30%.
Китайские ученые попытались выяснить генетическую причину снижения уровня белка в зернах современной кукурузы по сравнению с теосинте. Для этого они получили полную последовательность генома теосинте. Скрещивая виды кукурузы между собой, исследователи попытались выделить локусы хромосом, которые могут быть связаны с уровнем белка. Им удалось выявить такой локус, THP9, на девятой хромосоме. Этот локус был больше всего связан с содержанием уровня белка. Кроме того, в нем находится ген аспарагинсинтетазы 4 (ASN4) — фермента, который играет важную роль в метаболизме азота и синтезе аминокислот. Предыдущие исследования, проводившиеся на рисе, пшенице и ячмене, тоже показали, что похожие гены в других растениях влияют на рост растения и содержание азота.
Варианты генов THP9-T активно экспрессируются в клетках корней и листьев теосинте, но в современной кукурузе их экспрессия мала. Это связано с дефектами сплайсинга транскриптов этих генов.
Проведя полевые испытания, ученые доказали, что аллель THP9-T может повысить эффективность использования азота растением как в нормальных условиях, так и при низком содержании азота в среде. Исследователи считают, что для повышения содержания белка в зерне кукурузы важно получить гибриды с этой аллелью.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
