Ученые раскрыли влияние сигналов брассиностероидов и сахара на размер зерна пшеницы

Размер зерна играет ключевую роль в определении урожайности пшеницы. Однако генетическая основа и молекулярные механизмы, регулирующие его развитие, долгое время оставались неясными.

В исследовании, опубликованном в Plant Biotechnology, ученые под руководством профессора Сяо Цзюня выявили генный модуль, регулирующий длину зерна. Они определили атипичный фактор транскрипции TabHLH489-D1, который негативно влияет на длину зерна и тысячезерновую массу.

Ключевые механизмы:

• Роль сахара: Сахар индуцирует накопление белка TaSnRK1α1, который способствует деградации TabHLH489 через фосфорилирование. Это, в свою очередь, способствует удлинению клеток семенной кожуры на ранних стадиях развития зерна.
• Роль брассиностероидов (BR): TabHLH489 является негативным регулятором гормона BR. Его нокаут повышает чувствительность пшеницы к BR.
• Взаимодействие: Транскрипционный фактор BR-сигналинга TaBZR1 напрямую связывается с промотором TabHLH489 и подавляет его экспрессию. Естественная вариация в промоторной области TabHLH489-D1 влияет на связывание TaBZR1, что приводит к снижению экспрессии TabHLH489-D1 и увеличению длины зерна.

Экспериментальное подтверждение:

• В мутантах с нокаутом рецептора BR Tabzr1 и при сверхэкспрессии негативного регулятора BR TaSK2 повышенная экспрессия TabHLH489 ассоциировалась с укорочением зерна.
• В мутантах с нокаутом TaSK2 и при сверхэкспрессии TaBZR1 снижение экспрессии TabHLH489 приводило к увеличению длины зерна и тысячезерновой массы.

Это исследование раскрыло механизм регуляции размера зерна пшеницы на транскрипционном и белковом уровнях под влиянием сигналов BR и сахара. Результаты предоставляют важную теоретическую основу и ценные аллельные генетические ресурсы для селекции высокоурожайных сортов пшеницы.