Генетические основы распределения биомассы у пшеницы в условиях затенения

Исследования показывают сильную корреляцию между реакцией растений на высокую плотность посева и на низкую освещённость. Нехватка света часто становится лимитирующим фактором в плотных посевах.

Агротехнические приёмы (обработка почвы, внесение удобрений, регулирование полива) могут снизить конкуренцию за воду и питательные вещества, но при этом усиливают конкуренцию за свет. «Эти наблюдения говорят о том, что изучение генетической основы реакций растений на изменения интенсивности и спектра света из-за конкуренции с соседями углубит наше понимание адаптации к условиям посева», — говорит доктор Гай Голан, первый автор нового исследования в журнале New Phytologist.

В своей работе команда применила новый подход, сочетающий принципы экологии растений и количественной генетики. Он позволяет разделить светозависимое и размерозависимое распределение ресурсов и выявить гены, регулирующие распределение биомассы в листья, стебли, колосья и зёрна при затенении растений соседями.

Яркий пример — известный ген «Зелёной революции» Reduced Height-B1 (Rht-B1), который имеет две формы. Дикий вариант заставляет растения вкладывать много ресурсов в рост высокого стебля. В тени такие растения становятся ещё выше, чтобы конкурировать за свет. С другой стороны, растения с мутацией «Зелёной революции» направляют больше ресурсов в колос, особенно в затенённых условиях, что делает их более адаптированными к низкой освещённости.

Однако распределение в колос также зависит от размера растения. В благоприятных для роста условиях короткие полукарликовые растения направляют в колос значительно больше ресурсов, чем высокорослые сорта. При недостатке ресурсов, когда растения малы, это преимущество существенно снижается. «Это открытие помогает понять результаты предыдущих исследований, которые показали, что эти более короткие растения не всегда превосходят высокорослые в условиях засухи, когда растения небольшие», — поясняет доктор Гай Голан.

«Наш подход закладывает основу для изучения генетических детерминант стратегий распределения ресурсов при разных ограничениях и будет полезен для прогнозирования социального поведения особей в растительном сообществе», — говорит профессор, доктор Торстен Шнурбуш, руководитель исследовательской группы «Архитектура растений» в IPK.