Скоростная световая яровизация позволяет селекционерам выращивать до 5 поколений озимых злаков в год
Новый метод уже взяли на вооружение некоторые селекционные компании, чтобы быстро перенести важные признаки в элитные сорта озимой пшеницы и ячменя
Прорывной метод, известный как «скоростная яровизация», был разработан в сотрудничестве между тремя лабораториями Университета Квинсленда (UQ), Университета Лидса в Великобритании и Администрации по развитию сельских районов в Южной Корее. Результаты исследования опубликованы в статье на портале Molecular Plant.
«Существует множество проблем, с которыми сталкиваются ученые при создании высокоурожайных культур. Одним из ограничивающих факторов является время генерации, что продлевает сроки исследований и селекции растений. Недавние достижения в протоколах скоростного размножения значительно сократили время генерации для многих короткодневных и длиннодневных видов за счет оптимизации световых и температурных условий во время роста растений. – Пишут авторы. – Однако озимым культурам, требующим яровизации, все же требуется до 6–10 недель пребывания в условиях низких температур до перехода к репродуктивному развитию. Здесь мы протестировали набор условий и протоколов окружающей среды, чтобы выяснить, можно ли ускорить процесс яровизации. Мы идентифицировали метод яровизации, заключающийся в экспонировании семян на поверхности почвы в течение длительного фотопериода 22-часового дня для озимой пшеницы и озимого ячменя. Внедрение протокола быстрой яровизации с последующим скоростным размножением позволило получить до пяти поколений озимой пшеницы или ячменя в год, тогда как при стандартных условиях яровизации и роста растений обычно можно получить только два поколения. Протокол быстрой яровизации, разработанный в этом исследовании, имеет большой потенциал для ускорения биологических исследований и результатов селекции озимых культур».
Донджин Шин из корейской группы исследователей отметил: «Ключевым шагом является размещение семян на поверхности, а не засыпание их почвой. Мы не до конца понимаем, как это работает, но критически важно подвергнуть семя воздействию света».
Д-р Ли Хикки, участник эксперимента в группе озимого ячменя, добавляет: «Генебанки по всему миру содержат сохраненные семена многих образцов, обладающих желательными свойствами, такими как устойчивость к болезням и засухоустойчивость. Однако необходимо много циклов обратного скрещивания, чтобы эффективно передать признаки современным культурам. Метод быстрой яровизации поможет исследователям быстро перенести эти важные признаки в элитные сорта озимой пшеницы и ячменя. Метод работает с высокой степенью генетического разнообразия, и тот факт, что он работает в лабораториях на трех разных континентах, показывает, что это надежный метод».
Лаборатория Лауры Диксон в Университете Лидса изучала экспрессию ключевых генов пути яровизации во время процесса.
«Модели экспрессии генов были весьма неожиданными, и это подчеркивает пробелы в нашем понимании регуляции яровизации и времени цветения злаков, – сказала Диксон. – Необходимы дополнительные исследования, чтобы определить основные механизмы, лежащие в основе странной реакции растений на свет во время яровизации».
Она также подчеркнула, что ряд селекционных компаний по всему миру, в том числе австралийская InterGrain, опробовали этот метод и находятся в процессе его внедрения для ускорения своих программ, то есть технология масштабируема.
