TabHLH27: ключевой ген для засухоустойчивой и водоэффективной пшеницы

Пшеница критически важна для глобальной продовольственной безопасности, но нехватка воды в засушливых регионах ограничивает её производство. Понимание генов, контролирующих засухоустойчивость и эффективность использования воды (water use efficiency, WUE), необходимо для создания устойчивых сортов.

Исследователи под руководством профессора Сяо Цзюня из Института генетики и биологии развития Китайской академии наук выявили, как ген TabHLH27 повышает засухоустойчивость и WUE пшеницы, балансируя стрессовый ответ и рост. Исследование опубликовано в Journal of Integrative Plant Biology.

Ключевые открытия:

  • Учёные идентифицировали общий генетический локус, связанный с засухоустойчивостью на стадиях проростка и зрелого растения. Кандидатом стал TabHLH27-A1.
  • Нокаут TabHLH27 значительно снизил засухоустойчивость, число колосков в колосе, урожайность и WUE пшеницы.
  • TabHLH27 обладает двойной транскрипционной активностью: активирует гены стрессового ответа и репрессирует гены развития, возможно, через взаимодействие с кофакторами TabZIP62-D1 и TaABI3-D1.
  • Его экспрессия динамична при стрессе: быстро индуцируется, но со временем снижается, что указывает на тонкую регуляцию адаптации. Взаимодействие с фактором транскрипции TaNAC29-A1 формирует иерархическую регуляторную сеть.
  • Естественная вариация в промоторной области TabHLH27-A1 влияет на его ответ на засуху. Гаплотип TabHLH27-A1Hap-II показал превосходную засухоустойчивость, более развитую корневую систему, высокую урожайность и WUE.
  • Распределение аллелей TabHLH27-A1 в Китае коррелирует с количеством осадков. Превосходный TabHLH27-A1Hap-II имеет низкую частоту в современных сортах, что указывает на высокий селекционный потенциал.
  • Бэккроссинг этого гаплотипа в основные сорта пшеницы улучшил их засухоустойчивость, урожайность и WUE.

Значение: Работа раскрывает молекулярный механизм регуляции засухоустойчивости и WUE через TabHLH27, углубляет понимание баланса "стресс-рост" у пшеницы и предоставляет ценные генетические ресурсы для селекции засухоустойчивых, водоэффективных и высокоурожайных сортов.