Ключевой белок кукурузы связан с более сильными и долговечными семенами

Международное исследование под руководством Университета Кентукки показало, как единственное генетическое изменение помогает защитить семена кукурузы во время хранения. Это открытие дает селекционерам четкую цель для выведения сортов, которые дольше сохраняют жизнеспособность и сокращают потери семян.

Исследование, опубликованное в The Plant Cell, сосредоточено на ферменте репарации белков фермента репарации белков L-изоаспартил метилтрансферазы 1 (ZmPIMT1). Ученые обнаружили, что естественные вариации в регуляторной области гена, контролирующей производство этого фермента, влияют на устойчивость семян кукурузы к старению.

Команда выявила две основные версии регуляторной области ZmPIMT1. Одна версия обеспечивает высокий уровень производства фермента, тогда как другая содержит крупную вставку ДНК, снижающую экспрессию и ухудшающую характеристики семян при стрессе старения.

«Примерно 70% рациона человека поступает непосредственно из семян, а большая часть остального зависит от животных, которых кормят семенами», — отметил ведущий исследователь Дауни.

Семена с большим количеством белка ZmPIMT1 демонстрировали более высокий процент всхожести и производили более здоровые ростки после тестов на ускоренное старение — стандартного метода оценки сохраняемости семян.

Белок ZmPIMT1 действует как «ремонтная бригада» внутри сухих семян, исправляя поврежденные белки, вместо того чтобы разрушать и воссоздавать их с нуля. Это экономит энергию и поддерживает критические системы в первые часы прорастания.

Особенно важен механизм ремонта белка PABP2, который отвечает за выбор информации для производства новых белков при пробуждении семени. Если PABP2 поврежден и не восстановлен, семя теряет силу.

«Это подтверждает то, что биологи семян называют "правилом Иова" — чтобы семя пережило сухое хранение, необходимо защищать и восстанавливать машинерию синтеза белка», — пояснил Дауни.

Исследование предоставляет селекционерам и семенным компаниям конкретный генетический маркер для выведения более устойчивых семян, что может снизить экономические потери от снижения всхожести при хранении.