Китайские ученые обнаружили в геноме сои ген, который координирует комплексную защиту растения от засоления почвы. Открытие может помочь в создании новых сортов, устойчивых к одному из главных абиотических стрессов, который ежегодно выводит из оборота миллионы гектаров пашни.
Исследователи из Северо-Восточного лесотехнического университета и Хэйлунцзянской академии сельскохозяйственных наук в Харбине установили, что ген GmHMGR6 одновременно управляет тремя ключевыми процессами: фотосинтезом в листьях, азотным обменом и формированием клубеньков на корнях, которые необходимы для фиксации атмосферного азота. Соя, одна из ключевых мировых белковых и масличных культур, особенно чувствительна к повышенной концентрации солей в почве, что подавляет её рост и развитие.
В ходе эксперимента ученые создали растения с генетически модифицированной корневой системой, в которой была усилена активность гена GmHMGR6. Эти растения поместили в условия солевого стресса. Анализ показал, что корни таких растений оказались значительно менее восприимчивы к соли. Усиленная работа гена GmHMGR6 в корнях стимулировала образование азотфиксирующих клубеньков и активизировала метаболизм азота.
Эффект проявился и в надземной части растений. Данные секвенирования РНК показали, что листья модифицированных растений лучше справлялись с негативным влиянием соли на фотосинтез. Физиологические замеры подтвердили, что их фотосинтетический аппарат работал стабильнее и получал меньше окислительных повреждений по сравнению с контрольной группой.
По мнению авторов исследования, GmHMGR6 действует как координационный центр, который связывает усвоение азота в корнях с производством энергии в листьях. Это позволяет растению поддерживать оба критически важных цикла даже в неблагоприятных условиях.
Практическая ценность работы заключается в том, что GmHMGR6 – это собственный ген сои. Это позволяет использовать его в селекционных программах или при помощи методов геномного редактирования, что может упростить регистрацию новых сортов и их вывод на рынок. Дальнейшие исследования должны подтвердить эффективность механизма в полевых условиях и на различных сортах сои.