Китайские ученые определили ген, который регулирует время цветения люцерны – одной из ключевых кормовых культур в мире. Открытие, опубликованное в журнале BMC Plant Biology, создает основу для селекции сортов, адаптированных к разным климатическим условиям, что может укрепить глобальную кормовую базу для животноводства.
Для аграриев время цветения люцерны всегда было компромиссом. Раннее цветение позволяет растению уйти от летней засухи и жары, но снижает урожай зеленой массы. Позднее цветение, наоборот, увеличивает объём корма, однако в регионах с коротким сезоном растение рискует не успеть произвести семена.
Исследователи из Ланьчжоуского университета выяснили, что ген MsFTIP1 ускоряет цветение. Он кодирует белок, который сопровождает так называемый флориген – молекулярный сигнал, запускающий в растении переход к цветению. Этот сигнал вырабатывается в листьях и должен переместиться к верхушке побега; белок, кодируемый MsFTIP1, обеспечивает его транспортировку.
Чтобы подтвердить функцию гена, ученые встроили его в геном модельного растения – резуховидки Таля. В результате эти растения зацвели значительно раньше контрольной группы. Прямое взаимодействие между белком MsFTIP1 и флоригеном люцерны было доказано тремя независимыми биохимическими методами.
Всего в геноме люцерны выявили 23 гена из этого семейства. Дальнейший анализ показал, что они реагируют не только на продолжительность светового дня, но и на стрессовые факторы – засуху, засоление почвы и холод. Это указывает на наличие сложной системы, которая позволяет растению гибко адаптироваться к внешним условиям.
Это открытие даёт селекционерам новый молекулярный инструмент. Редактирование гена MsFTIP1 или использование молекулярных маркеров позволит создавать сорта люцерны с точно заданным сроком цветения. Задача упрощается тем, что другие гены того же семейства, отвечающие за стрессоустойчивость, можно не затрагивать. Работа имеет и фундаментальное значение, поскольку генетический анализ люцерны затруднён её сложным (тетраплоидным) геномом. Следующим этапом станут полевые испытания, чтобы оценить, как управление геном MsFTIP1 повлияет на урожайность культуры в реальных агрономических условиях.