Размер семян и урожайность имеют важное значение для воспроизводства растений и урожайности сельскохозяйственных культур. В Ксантоцерас сорбифолиум (желтый рог), дерево со значительным коммерческим потенциалом, урожайность семян остается относительно низкой. Генетические факторы, влияющие на характеристики семян этого вида, недостаточно изучены, при этом большинство предыдущих исследований были сосредоточены на физиологических аспектах. В связи с этими проблемами растет потребность в более глубоком исследовании генетических механизмов, регулирующих размер семян и урожайность, что могло бы раскрыть потенциал более высокой продуктивности желторога.

Команда Китайской академии лесного хозяйства в сотрудничестве с Хайнаньским университетом и Северо-Западным университетом A&F добилась значительных успехов в решении этой проблемы. Их выводы (DOI: 10.1093/hr/uhad243), опубликованные 22 ноября 2023 г., в Исследования в области садоводства изучить генетическую основу урожайности семян в Ксантоцерас сорбифолиум посредством полногеномного исследования ассоциаций (GWAS). Проанализировав данные 222 повторно секвенированных зародышевых плазм, исследователи обнаружили ключевые однонуклеотидные полиморфизмы (SNP), связанные с размером семян, что привело к идентификации XsAP2 ген, который может сыграть важную роль в выведении более урожайных сортов.

В ходе исследования изучались критические характеристики семян — вес ста зерен, масса семян одного плода и количество семян одного плода — в течение двух лет (2020 и 2022 гг.). Исследователи идентифицировали 399 значимых локусов SNP, из которых два локуса, Chr10_24013014 и Chr10_24012613, выделяются из-за их сильной корреляции с признаками семян. Расположен недалеко от XsAP2 гена, эти локусы были подтверждены в ходе дальнейших экспериментов. Когда XsAP2 ген был сверхэкспрессирован в Арабидопсис Трансгенные линии показали уменьшенный размер семян и меньшее количество семян на растение. Анализ RT-qPCR подтвердил отрицательную корреляцию между XsAP2 экспрессия и размер семян, подчеркивая роль гена в развитии семян и его потенциальное использование в программах селекции, направленных на увеличение урожайности желтого рога.

Доктор Хайян Ю, старший научный сотрудник Государственной ключевой лаборатории генетики и селекции деревьев, подчеркнул важность этого открытия: «Идентификация XsAP2 Ген открывает новые возможности для повышения урожайности семян желторога. Понимая генетические вариации, которые контролируют характеристики семян, мы можем усовершенствовать стратегии селекции для создания высокоурожайных сортов. Это исследование является важным шагом вперед в молекулярной селекции экономически ценных масличных деревьев».

Это исследование имеет большое значение для выращивания и коммерциализации желтого рога. Ориентируясь на XsAP2 гена, исследователи и селекционеры могут разрабатывать новые высокоурожайные сорта, оптимизированные для производства биодизельного топлива и пищевого масла. Кроме того, эти результаты дают ценную информацию, которая может послужить основой для будущих усилий по генной инженерии родственных видов, повышения урожайности сельскохозяйственных культур в различных условиях окружающей среды и внесения вклада в глобальную продовольственную и энергетическую безопасность.

###

Ссылки

DOI

10.1093/ч/uhad243

Исходный URL-адрес источника

https://doi.org/10.1093/hr/uhad243

Информация о финансировании

Работа выполнена при финансовой поддержке проекта «Молодежь лучших талантов» программы «Десять тысяч талантов» Государственного и естественнонаучного фонда Китая (31870594).

О Исследования в области садоводства

Исследования в области садоводства является журналом открытого доступа Нанкинского сельскохозяйственного университета, занимающим первое место в категории «Садоводство» в журнале Journal Citation Reports™ от Clarivate, 2022. Журнал стремится публиковать оригинальные исследовательские статьи, обзоры, точки зрения, комментарии, корреспондентские статьи и письма в адрес редактор, посвященный всем основным садоводческим растениям и дисциплинам, включая биотехнологию, селекцию, клеточную и молекулярную биологию, эволюцию, генетику, межвидовые взаимодействия, физиологию, а также происхождение и одомашнивание сельскохозяйственных культур.