Сокращение ювенильного периода цитрусовых для повышения продовольственной стабильности

Цитрусовые — важная коммерческая плодовая культура в мире. Их ювенильный период длится от 6 до 20 лет, что серьёзно затрудняет традиционную селекцию и улучшение наследственных признаков. Выбор идеальных коммерческих и агротехнических признаков традиционными методами селекции также занимает много времени. Поэтому сокращение ювенильного периода и раннее цветение всегда были важными целями селекции цитрусовых.

Предыдущие исследования подтвердили, что белок Flowering Locus T (FT) действует как флориген — мобильный сигнал, индуцирующий цветение, который синтезируется в листьях и транспортируется в меристемы. Несколько исследований показали, что FT цитрусовых может сокращать ювенильный период и участвовать в сезонном цветении. Однако оставалось неясным, являются ли эти белки или мРНК FT мобильными в цитрусовых и могут ли они сокращать ювенильный период.

В недавней работе, опубликованной в журнале Horticulture Research, исследователи из Университета Хуачжун сообщили о движении белка FT как системного сигнала у трифолиаты (Citrus trifoliata) и его низком накоплении в привитых ювенильных привоях.

Ключевые результаты исследования

• Исследователи сверхэкспрессировали гены FT из арабидопсиса (AtFT) и трифолиаты (ToFT) в томате и трифолиате для анализа их биологических функций. Оба гена индуцировали цветение у двух типов трансгенных растений.
• В экспериментах с прививкой, где раннецветущие трансгенные растения использовались в качестве подвоев/привоев, а дикие растения — в качестве соответствующих привоев/подвоев, было подтверждено, что белки FT могут транспортироваться на большие расстояния. Эта транспортабельность консервативна между однолетними и многолетними растениями.
• Когда дикие привои томата прививали на трансгенные подвои томата 35S:AtFT и 35S:ToFT, это способствовало раннему цветению привоев.
• Однако, когда в качестве подвоев использовали трансгенную трифолиату 35S:ToFT и 35S:AtFT, транспорт белка FT не привёл к значительному изменению времени цветения нетрансгенных привоев в течение двух лет наблюдений.
• Дальнейший анализ показал, что у диких ювенильных привоев, привитых на трансгенные подвои 35S:AtFT или 35S:ToFT, уровень эндогенного белка ToFT был значительно снижен по сравнению с ювенильной трифолиатой. В результате общее количество белка ToFT в привитых привоях не накапливалось в значительных количествах. Это означает, что экзогенный белок AtFT или ToFT может вызывать снижение эндогенного ToFT, в результате чего общий уровень белка ToFT не достигает порога, необходимого для цветения трифолиаты.
• В экспериментах Y2H, BiFC и pull-down было обнаружено, что ToFT и AtFT могут взаимодействовать с белком ToFTIP1 трифолиаты. Авторы также подтвердили, что AtFT и ToFT могут взаимодействовать с белком SlFTIP1 томата. Сверхэкспрессия ToFTIP1 в томате привела к раннему цветению трансгенных растений.

Значение для селекции цитрусовых

Прививка — важный инструмент для улучшения производства садовых культур. Для цитрусовых выбор подходящего подвоя может улучшить поглощение питательных веществ, жизнеспособность растений, устойчивость к стрессам и урожайность. Трифолиата обычно используется в качестве подвоя в культивировании цитрусовых.

Следовательно, раннецветущие трансгенные подвои трифолиаты, созданные в будущих работах, могут предоставить полезный и безопасный инструмент для значительного ускорения генетических исследований и селекции цитрусовых.