Ученые обнаружили ген, повышающий устойчивость кукурузы к засухе

09.07.2020
Опыт
250

Ольга МОЖЕЙКО , «ГлавАгроном»

Ученые Исследовательского центра Genomics for Climate Change Research Center (GCCRC), организованного университетом Кампинаса (UNICAMP) в штате Сан-Паулу, Бразилия, обнаружили белок, участвующий в устойчивости кукурузы к сухой погоде, высоким температурам и грибковой инвазии. 

Обнаруженный белок позволит в будущем создавать более засухоустойчивые растения, особенно в ситуации, когда глобальное изменение климата угрожает урожаям сельскохозяйственных культур во всем мире.

Увеличенный под микроскопом белок, который участвует в механизме реакции растений на водные и термические стрессы, а также на инвазию грибами.

Исследователи назвали новый белок засухоустойчивой неактивной киназой (DRIK1). Они также нашли синтетическую молекулу, связывающуюся с DRIK1. В перспективе молекулу можно будет использовать для селекции и разведения растений, в которых активность белка естественным образом снижается.

«В нормальных условиях белок контролирует механизмы развития растений и подавляет гены стресс-реакции. В сухую погоду или когда растение подвергается нападению патогенов, уровень белка снижается, у растения происходит запуск необходимой реакции, направленной на контроль последствий водного, теплового стресса или атаки патогена».
Паулу Арруда профессор в Институте биологии UNICAMP (IB) и руководитель проекта GCCRC.

Чтобы определить молекулу, которая связывается с белком, исследователи использовали платформу, разработанную Центром медицинской химии UNICAMP (CQMED).

Исследователи проверили базу данных из 378 соединений, которые могут связываться с DRIK1, и идентифицировали синтетическую молекулу с этой способностью (ENMD-2076). Они планируют модифицировать молекулу так, чтобы она могла регулировать DRIK1, увеличивая или уменьшая его экспрессию в растениях.

Реакция на водный стресс

Чтобы найти белок DRIK1, ученые искали в общедоступной базе данных гены, связанные с реакцией на водный стресс у растений. Они выращивали кукурузу из семян в камере роста растений в течение 15 дней, обеспечивая части растений нормальный полив. Остальные растения разделили на три группы и не орошались в течение 9, 12 и 14 дней. 

Образцы листьев и корней подвергались РНК-секвенированию. Исследователи обнаружили, что растения, испытывающие водный стресс, вырабатывали меньше DRIK1, но уровень белка возвращался к норме, когда растения поливали. 

Исследователи также проанализировали трехмерную структуру белка и нанесли на карту потенциально важные области для функции реагирования на стресс. В будущем эти области могут служить образцами для соединений, которые модулируют механизм действия белка.

«Если нам удастся произвести сорт, который выдерживает водный стресс немного больше, чем другие во время засухи, это будет похоже на своеобразную генетическую страховку. Потери будут всегда, но тонны продовольствия будут сохранены, если эти потери удастся сократить».
Паулу Арруда профессор в Институте биологии UNICAMP (IB) и руководитель проекта GCCRC.

На данный момент ученые работают над производством растений, генетически модифицированных для измененной экспрессии DRIK1 с целью получения сортов, которые являются более засухоустойчивыми.

Подготовлено по материалам phys.org.