Генетика кукурузы играет ключевую роль в определении здоровья и эффективности корней растений, как обнаружила международная группа исследователей во главе с Боннским университетом.
Исследование выявило существенную связь между генетическим составом растений кукурузы и составом микроорганизмов, окружающих их корни.
Это исследование, опубликованное в престижном журнале Nature Plants, открывает новые пути к выведению сортов кукурузы, более устойчивых к таким проблемам, как засуха и нехватка питательных веществ, демонстрируя потенциал генетики в революционном сельском хозяйстве.
Ключевые союзники под поверхностью
Корни служат растениям спасательными кругами, закрепляя их и обеспечивая поглощение питательных веществ и воды. Тем не менее, их успех зависит от решающей, но невидимой коалиции бактерий и грибов. Этот крошечный микробный слой толщиной всего несколько миллиметров вокруг корней жизненно важен для здоровья растений.
Доктор Пэн Юй, возглавляющий младшую исследовательскую группу «Функциональная биология корня» в INRES Боннского университета, подчеркнул важность этих микробов.
«Эти микроорганизмы необходимы для здоровья и приспособленности растений», — сказал доктор Ю. Они улучшают усвоение питательных веществ , обеспечивают защиту от патогенов и отражают роль микробиома кишечника человека в поддержании здоровья.
Генетическое влияние на микробов-компаньонов
Это исследование опровергает традиционное мнение о том, что только почва влияет на корневой микробиом. Это показывает, что генетика кукурузы одинаково важна для определения того, какие микроорганизмы окружают корни. Эти генетические факторы влияют не только на здоровье растений, но и на их устойчивость к таким проблемам, как засуха и нехватка питательных веществ.
Профессор доктор Франк Хоххолдингер из INRES подчеркивает важность этого открытия на фоне изменения климата и нехватки фосфора. Он предполагает, что использование генетических знаний для селекции может привести к созданию сортов кукурузы, лучше приспособленных к тому, чтобы противостоять этому давлению.
Гены и микробы: секреты устойчивости кукурузы
Исследователи использовали генетическое разнообразие кукурузы, выращиваемой путем селекции в различных климатических условиях на протяжении веков. Они проанализировали 129 сортов в условиях стресса и исследовали ДНК корневых микробов из более чем 3000 образцов.
Исследование выявило в растениях кукурузы специфические гены, которые взаимодействуют с определенными бактериями, повышая устойчивость растения к экологическим проблемам.
Ключевым открытием стала роль бактерий Massilia, которые собираются вокруг корней кукурузы при низком уровне азота , ускоряя рост боковых корней и тем самым улучшая поглощение питательных веществ и воды.
Дальнейшие исследования показали, что корни кукурузы приманивают Massilia флавонами, вторичным метаболитом, но для этого требуется специфический ген, что подчеркивает сложную взаимосвязь между генетикой кукурузы и микробной поддержкой.
Выведение завтрашней засухоустойчивой кукурузы
Исследование открывает путь к выведению кукурузы, более устойчивой к засухе и нехватке питательных веществ, а интеграция генома и микробиома является ключом к прогнозированию урожайности и повышению устойчивости.
База данных мутаций кукурузы доктора Кэролайн Маркон имеет решающее значение для изучения функций генов и их роли во взаимодействиях растений и микробов. Профессор Хоххолдингер подчеркивает потенциальное влияние на выведение более жестких сортов кукурузы, подчеркивая значительный прогресс на пути к устойчивому сельскому хозяйству.
Подробнее о растениях кукурузы
Кукуруза, также известная в некоторых странах как кукуруза, представляет собой зерновое зерно, впервые одомашненное коренными народами южной Мексики около 10 000 лет назад.
На листовом стебле растения образуются пыльцевые соцветия и отдельные яйцевидные соцветия, называемые початками, из которых образуются ядра или семена, являющиеся плодами. Вот некоторые ключевые аспекты растений кукурузы:
Происхождение и одомашнивание
Считается, что кукуруза была получена из дикой травы под названием теосинте. Он претерпел значительные изменения из-за селекции ранних земледельческих сообществ, в результате чего появились крупные початки и зерна, с которыми мы знакомы сегодня.
Он сыграл решающую роль в возникновении мезоамериканских цивилизаций, и есть данные, свидетельствующие о том, что его выращивание насчитывает не менее 7000 лет.
Ключевые характеристики
Растения кукурузы различаются по высоте, некоторые сорта достигают высоты более 3 метров. У них прочный стебель, напоминающий бамбуковые трости, и большие листья, растущие из стебля.
Ядра бывают разных цветов, включая желтый, красный, синий и белый, в зависимости от сорта. В каждом початке кукурузы содержится несколько сотен зерен.
У кукурузы волокнистая корневая система, которая может проникать глубоко в почву, что помогает стабилизировать растение и поглощать питательные вещества и воду.
Требования к выращиванию
Кукуруза адаптируется к широкому диапазону климатических условий, но предпочитает теплую погоду и хорошо дренированные почвы. Требует много солнечного света и чувствителен к морозам.
Обычно его сажают весной и собирают в конце лета или осенью, в зависимости от местного климата и сорта.
Основные продукты питания
Кукуруза является основным продуктом питания во многих частях мира, ее потребляют непосредственно люди или используют в качестве корма для скота. Его также перерабатывают в различные пищевые продукты, включая кукурузную муку, кукурузный сироп и кукурузное масло.
Помимо использования в пищу, кукуруза является ключевым ингредиентом биотоплива (особенно этанола), биопластиков и сырья в промышленных процессах.
Полная версия исследования была опубликована в журнале Nature Plants.
