Арахис — важная масличная культура, выращиваемая более чем в 100 странах. Архитектура растения — это его морфологические характеристики и пространственное расположение, важнейший комплексный агрономический признак, который напрямую определяет густоту посадки, эффективность использования света и конечную урожайность. Угол отхождения боковых ветвей — ключевой агрономический признак, определяющий архитектуру растения арахиса, который влияет на эффективность заглубления колышков, конфигурацию густоты посадки, методы обработки почвы, пригодность для механизированной уборки, а также на профилактику и контроль афлатоксикоза.
В новом исследовании, опубликованном в The Crop Journal, группа ученых из Китая выявила AhPILS, новый ключевой ген, контролирующий строение растений арахиса. Исследователи выяснили, что этот ген регулирует асимметричное распределение ауксина у основания боковых ветвей и является ценным генетическим ресурсом для молекулярного улучшения строения растения арахиса.
Профессор Чуаньчжи Чжао, руководитель исследования, объяснил важность проделанной работы: «Строение растения имеет большое значение для арахиса. Выведение сортов с идеальным строением может повысить эффективность фотосинтеза, снизить расход семян, повысить устойчивость к полеганию и сократить применение агрохимикатов, регулирующих рост арахиса, а также облегчить механизированный сбор урожая».
Примечательно, что идеальная структура растения в сочетании с двухэтапным сбором урожая могут значительно снизить риск заражения афлатоксином во время сбора урожая, тем самым обеспечивая безопасность арахиса и продуктов его переработки.
«Поиск дополнительных локусов и расширение генетических ресурсов для регулирования структуры растений необходимы для создания сортов арахиса с идеальной формой с помощью биотехнологий», — добавляет Чжао. «Хотя ранее сообщалось о локусе количественного признака, контролирующем угол наклона боковых ветвей на 15-й хромосоме арахиса, молекулярный механизм, лежащий в основе регуляции архитектуры растения арахиса, остается во многом неясным».
Чтобы изучить молекулярный механизм и выявить новые локусы, регулирующие архитектуру, исследователи провели физический мутагенез на сорте арахиса с простертым (горизонтальным) стеблем. В ходе скрининга библиотеки мутантов был выделен мутант с прямостоячим стеблем, получивший обозначение eg06g. Результаты генетического картирования показали, что мутация в гене AhPILS отвечает за вертикальность у eg06g.
«Результаты показывают, что AhPILS‑опосредованный полярный транспорт ауксина создает градиент концентрации ауксина у основания боковых ветвей, регулирует удлинение клеток и, в конечном счете, запускает переход боковых ветвей арахиса из стелющегося в прямостоячее состояние», — говорит Чжао. «Это исследование закладывает основу для изучения механизма регуляции развития боковых побегов арахиса и дает новые знания и ценные генетические ресурсы для выведения сортов арахиса с идеальной архитектурой».
[Фото: Jiaowen Pan, et al.]
