Неиспользование потенциала урожая зерна ячменя путем смягчения ухудшения цветков.

Ячмень имеет неопределенный тип «колосовидных» соцветий, которые образуют первичные цветочные структуры, называемые колосками, в виде узора, расположенного вдоль его центральной оси (называемого осью). Каждый осевой узел в колосе ячменя дает три шипа (один центральный и два боковых).

Конец начала первичных колосков по оси указывает на стадию максимального потенциала урожайности. Позднее купол меристемы начинает разрушаться, после чего следует постепенная базальная дегенерация примитивного колоска и колоска до достижения определенного положения вдоль колоса.

«Мы показали, что до 50% первичного цветка абортируется до цветения, что представляет собой неиспользованный потенциальный урожай», — говорит профессор, доктор Торстен Шноррбуш, руководитель исследовательской группы по архитектуре растений в IPK. «Понимание молекулярной основы PTD колоса может помочь повысить урожайность зерновых культур».

Исследование на эту тему было опубликовано в Растительная клетка.

Из-за своей количественной природы и чувствительности к окружающей среде цветение PTD представляет собой сложный механизм, влияющий на конечное количество зерен. Этот механизм представляется предсказуемым и наследственным, согласующимся с программой развития.

Фотосинтез, незрелое озеленение и энергетический обмен, по-видимому, являются основными факторами правильного роста и дифференцировки колосков и были ограничены базальной и центросомной частями колоса. Исследователи, однако, обнаружили, что дегенеративная апикальная область шипа подвергается истощению сахара и аминокислот наряду с усиленным биосинтезом абсцизовой кислоты и передачей сигналов.

«Кроме того, мы функционально исследовали один из генов апикально экспрессируемого фактора транскрипции, ячменного GRASSY TILLERS1 (HvGT1), ортолога кукурузного GT1, в качестве ингибитора развития апикальных колосков», — подтверждает Нандакумар Шанмугарадж, первый автор исследования.

Сайт-направленные мутации Hvgt1 в ячмене задерживают начало спайка PTD и продуцируют более дифференцированные апикальные органы, что приводит к более фертильным колоскам/цветкам и увеличению количества дефинитивных колосков. «Это первый отчет о молекулярных основах PTD цветения ячменя; однако здесь мы предоставляем молекулярную основу не только для ячменя, но и для родственных зерен трибы Triticeae (таких как пшеница и рожь)», — добавил Шанмугарадж.

«Мы считаем, что молекулярное объяснение PTD у ячменя также будет стимулировать будущие направления исследований эволюции генов, имеющих отношение к подавлению роста у растений, отличных от сельскохозяйственных культур», — говорит профессор, доктор Торстен Шноррбуш. Поскольку ячмень является одной из самых важных зерновых культур в мире, более эффективное использование его потенциала высокой урожайности может способствовать глобальной продовольственной безопасности и, таким образом, напрямую помочь в борьбе с угрозами голода, вызванными изменением климата, стихийными бедствиями или военными катастрофами.