Зерттеушілер алғаш рет өсімдіктердегі негізгі ген оларға өз энергиясын тиімдірек пайдалануға мүмкіндік беріп, көбірек тамыр өсіруге және көбірек су мен қоректік заттарды алуға мүмкіндік беретінін ашты.
Пенн Стейт университеті бастаған өсімдік ғалымдарының халықаралық тобы және Ноттингем университетімен бірлесіп жүгері тамырына көбірек су мен қоректік заттарды алуға мүмкіндік беретін осы жаңа реттеуші генді (bHLH121 деп аталады) тапты. Нәтижелер журналда жарияланды Ұлттық ғылым академиясының еңбектері.
Ген тірі түбір ұлпалары арасында ауа кеңістігінің түзілуін бақылайды (тамыр кортикальды аэренхима деп аталады). Тамыр жасушаларының үлкен пайызын ауа кеңістігімен ауыстыру өсімдікке осы түбір жасушаларының барлығын тамақтандыру үшін қажет болатын көп энергияны үнемдейді. Бұл тамырларды метаболикалық тұрғыдан тиімдірек етеді, бұл оларға көбірек тамыр салу және топырақты тиімдірек зерттеу және көбірек су мен қоректік заттарды алу үшін үнемделген ресурстарды пайдалануға мүмкіндік береді.
Зерттеушілер бұл жаңалық құрғақшылық пен азоты аз топырақ жағдайларына төтеп бере алатын және сайып келгенде жаһандық азық-түлік қауіпсіздігін жеңілдететін дақылдарды өсіруге әкелуі мүмкін деп болжайды.
«Осы генді және оның қалай жұмыс істейтінін анықтау бізге су мен қоректік заттардың стресстік жағдайларына төтеп бере алатын икемді дақылдарды жасауға мүмкіндік береді. климаттық өзгеріс», - дейді Рахул Бхосале, биоғылымдар мектебінің өсімдік функционалды геномикасының ассистенті және BBSRC Discovery Fellow.
Зерттеу тобы мыңдаған тамырлардағы жасушаларды жылдам өлшейтін Пенн штатындағы алдыңғы зерттеулерде жасалған қуатты бейнелеу құралдарын пайдаланды. Ан бейнелеу техникасы Бұл тәсіл үшін лазерлік абляциялық томография деп аталады. Бұл заманауи әдіс енді Ноттингем университетінде де бар.
Ханна Шнайдер, Вагенинген университетінің өсімдік физиологиясының ассистенті, Нидерланды: «Біз алғаш рет 2010 жылдан бастап Пенсильвания, Аризона, Висконсин және Оңтүстіктегі учаскелерде 500-ден астам жүгері өсіретін осы зерттеуге енгізілген далалық тәжірибелерді орындадық. Африка », - деді ол. «Мен бұл орындардың барлығында жұмыс істедім. Біз тамыр қыртысының аэренхимасымен байланысты генді тапқанымыздың сенімді дәлелдерін көрдік».
Бұл зерттеу bHLH121 гені жоқ мутантты жүгері линиялары түбірлік ауа кеңістігінің қалыптасуының азайғанын көрсетті. Керісінше, bHLH121 шамадан тыс экспрессия ауа кеңістігінің пайда болуына себеп болды.
Көптеген жерлерде судың оңтайлы еместігі мен азоттың болуы жағдайында бұл сызықтарды сипаттау bHLH121 генінің қажет екенін көрсетті. түбір ауа кеңістігін қалыптастыру және өсімдік селекционерлеріне оңтайлы емес жағдайларда топырақты зерттейтін және осылайша өнімділігі жақсартылған сорттарды таңдаудың жаңа құралын ұсынады.
«Бұл тұжырымдар Пенн Стейттегі көптеген адамдардың және бізбен бірге жұмыс істеп, көптеген жылдар бойы жұмыс істеудің нәтижесі», - деді ол. «Біз аэренхима белгісінің функциясын, содан кейін онымен байланысты генді анықтадық, және ол Пенн штатында ойлап табылған технологиялардың арқасында пайда болды, мысалы, Шовеломика - өрістегі тамырларды қазу - лазерлік абляциялық томография және анатомия Құбыр. Біз осы жұмысқа барлығын біріктірдік», - дейді Пенн Стейттегі ғылыми жетекші профессор Джонатан Линч.
Нәтижелер маңызды, деп жалғастырды Линч, өйткені маңызды белгінің артындағы генді табу көмектеседі. өсімдіктер Құрғақшылыққа жақсы төзімділік пен азот пен фосфорды жақсы сіңіру климаттың өзгеруіне байланысты үлкен ілмектерге ие.
«Бұл АҚШ-та да, бүкіл әлемде де өте маңызды қасиеттер», - деді ол. «Құрғақшылық жүгері өсірушілер үшін ең үлкен қауіп болып табылады және климаттың өзгеруімен нашарлайды, ал азот – қаржылық және экологиялық тұрғыдан алғанда жүгері өсірудің ең үлкен шығыны. Асылдандыру дән қоректік заттарды жинауда тиімдірек сызықтар маңызды даму болар еді ».