Ученые выяснили, как недостаток питательных веществ влияет на генетическое разнообразие ржи

Исследователи из Института генетики растений и исследований культурных растений им. Лейбница (IPK) и Университета Мартина Лютера в Галле-Виттенберге изучили, как рожь перетасовывает свои гены в процессе размножения и как на этот процесс влияет недостаток питательных веществ.

Для своего исследования ученые используют участок долгосрочного эксперимента «Вечное возделывание ржи» в Университете Мартина Лютера в Галле-Виттенберге. Автор: IPK Leibniz Institute/ S. Dreissig

В эксперименте использовали более 500 растений ржи, часть из которых выращивали в нормальных условиях, а часть — при дефиците питательных веществ. Материал был получен из Федерального генного банка ex situ в IPK и коммерчески доступных популяционных сортов.

Ученые собрали пыльцу и секвенировали клеточные ядра более 3000 спермальных клеток от 584 особей. Они определяли количество событий кроссинговера между родительскими хромосомами и их позиции.

«Мы смогли показать, что гены растений смешиваются значительно меньше при дефиците питательных веществ, чем при их адекватном поступлении», — говорит первый автор исследования Кристина Веш. «Это можно сравнить с тасованием карт: если карты тасуются небрежно, создается меньше новых комбинаций».

Исследователи также обнаружили различия между типами растений. В то время как современный сорт оставался относительно стабильным, старые сорта и дикие формы были восприимчивы к стрессу. Это показывает, что генетическое разнообразие играет важную роль в том, как растения справляются с изменениями окружающей среды.

Команда также исследовала генетическую основу рекомбинации.

«В нашем исследовании мы показали, что частота рекомбинации контролируется не одним главным переключателем, а многочисленными небольшими генетическими областями, действующими согласованно», — объясняет доктор Стивен Драйссиг.

На сегодня известно более 40 аллелей и два гена-кандидата. Идентификация генов, контролирующих рекомбинацию при стрессе, может стать ценным инструментом в селекции.

«Целевой контроль рекомбинации при стрессе поможет ускорить разработку новых, улучшенных культур, более устойчивых к неблагоприятным условиям окружающей среды», — заключает доктор Драйссиг.

Результаты исследования опубликованы в журнале New Phytologist.