Новый генетический инструментарий увеличивает урожайность сельскохозяйственных культур
Учёные из Лаборатории в Колд-Спринг-Харбор (CSHL) представили новый метод значительного повышения урожайности сельскохозяйственных культур. Команда под руководством доцента Закари Липпмана в сотрудничестве с израильскими коллегами обнаружила набор вариаций генов, способный увеличить плодоношение томата до 100%.
Суть открытия
- Растениеводы смогут комбинировать различные генетические варианты из этого набора для создания оптимальной архитектуры растения под конкретные сорта и условия выращивания.
- Набор мутаций позволит максимизировать урожай томатов и, потенциально, многих других цветковых растений, включая такие основные культуры, как соя.
Проблема и решение
«Традиционно селекционеры полагались на естественную изменчивость генов растений для повышения урожайности, но её рост выходит на плато», — отмечает Липпман. — «Существует насущная потребность в новых способах производства большего количества пищи».
Ключевой принцип: Архитектура растения — это баланс между вегетативным ростом (побеги и листья) и цветением (плодоношением). Энергия для плодов производится в листьях.
У томатов и всех цветковых растений этот баланс контролируется парой противоположных гормонов: флоригеном и антифлоригеном.
Научный прорыв
В исследовании, опубликованном в Nature Genetics, команда Липпмана впервые идентифицировала массив новых генетических мутаций, позволяющих точно настраивать баланс между флоригеном и антифлоригеном. Это максимизирует производство плодов, не ставя под угрозу выработку энергии в листьях.
«Мы смешивали и сочетали все мутации... Наша коллекция мутаций формирует мощный инструментарий для селекционеров, позволяющий определить новый оптимум в цветении и архитектуре для достижения ранее недоступного прироста урожайности», — объясняет Липпман.
Преимущества и перспективы
- Инструментарий позволяет кастомизировать генетические вариации под конкретные сорта и условия. Например, разные комбинации повышают урожайность у черри и других свежих томатов по сравнению с сортами для переработки.
- Результаты проверены на нескольких генетических фонах, в разные годы и в разных условиях — инструментарий всегда обеспечивает новый максимум урожая.
- Результаты, вероятно, будут применимы к другим цветковым культурам. Мутации, влияющие на флориген и антифлориген, уже известны у рапса и подсолнечника. Команда планирует работать с критически важными продовольственными культурами, в частности, с соевыми бобами, которые имеют много общего в росте с томатом.