Экологические сигналы контролируют цветение маниока
Новое понимание механизма цветения популярного сорта маниока, полученное в исследовании под руководством RIKEN, может помочь в создании улучшенных сортов этой культуры.
Маниок — важная тропическая культура, обеспечивающая пропитание в Латинской Америке, Африке и Южной Азии. Культуру размножают вегетативно, и в полевых условиях она обычно не цветет. Сложность индукции цветения и получения семян замедляет традиционную селекцию и создает проблему для молекулярной селекции. «Без цветения и производства семян введенный ген может быть потерян, если он химерный», — поясняет Мотоаки Секи из Центра устойчивых ресурсов RIKEN.
Международная коллаборация под руководством Секи исследовала факторы окружающей среды, контролирующие цветение маниока. Хироки Токунага, ведущий автор исследования, объясняет загадку: «Растения обычно контролируют время цветения, распознавая изменения температуры и длины дня, но в тропических районах длина дня и температура в течение года сильно не меняются».
Команда наблюдала за ростом и цветением маниока на пяти участках во Вьетнаме и Камбодже. Растения в Баккане и Ламдонге цвели, а выращенные в Ханое, Донгнае и Баттамбанге — нет. Поскольку участки в Баккане и Ламдонге находились выше других, это предполагает, что цветение ускоряется в высокогорных или горных районах.
Чтобы проверить, реагируют ли растения на конкретный сигнал или цветут после определенного времени, исследователи варьировали даты посадки на участке в Баккане. Растения стабильно цвели в августе и сентябре, что показывает, что цветение происходит в ответ на сигнал окружающей среды. «Наши данные предполагают, что низкая температура или засуха могут индуцировать цветение, но у нас нет прямых доказательств этого», — говорит Токунага.
Команда также отслеживала изменения в экспрессии генов, связанных с цветением. Они обнаружили, что экспрессия гена MeFT1 увеличивалась во время перехода к цветению. Они также идентифицировали 14 других генов, связанных с цветением, экспрессия которых коррелировала с MeFT1, а также набор генов ответа на среду, которые коэкспрессируются.
«В целом, цветение напрямую не связано с генами стрессового ответа, но наши данные предполагают взаимодействие между цветением и абиотическим стрессом», — говорит Секи. «Для меня это стало большим сюрпризом».
Команда теперь планирует исследовать взаимодействие между стрессовым ответом и цветением, чтобы составить полную картину экологических, молекулярных и генетических основ цветения маниока.