Нове міжнародне дослідження під керівництвом Університету Кентуккі виявило критичний генетичний фактор, який значно покращує життєздатність насіння кукурудзи під час зберігання. Дослідження ідентифікує специфічний білок, L-ізоаспартилметилтрансферазу (ZmPIMT1), і демонструє, як зміни в його регуляції безпосередньо впливають на здатність насіння протистояти старінню та несприятливим умовам. Це відкриття дає селекціонерам точну мету для виведення більш стійких і довговічних сортів кукурудзи, зменшення втрат і підвищення ефективності сільського господарства.
Критична роль ZmPIMT1
Дослідження, опубліковане в журналі The Plant Cell, фокусується на ферменті ZmPIMT1, який відіграє життєво важливу роль у відновленні пошкоджених білків всередині насіння. З часом природні хімічні реакції руйнують необхідні для проростання білки. Замість повної заміни білків — енергоємного процесу — ZmPIMT1 повертає дефектні білкові фрагменти в робочий стан, зберігаючи ресурси та забезпечуючи функціональність критичних систем на початкових стадіях проростання.
Дослідники виявили, що природні генетичні зміни в регуляторній області, яка контролює експресію ZmPIMT1 — перемикач увімкнення/вимкнення гена — безпосередньо корелюють зі стійкістю насіння до старіння. Деякі лінії кукурудзи мають версію цієї області, яка сильно активує виробництво ZmPIMT1, що призводить до кращої виживаності насіння під час тривалого зберігання.
Дві версії, різні результати
Дослідницька група, до складу якої входять співробітники Північно-Західного університету сільського господарства та лісництва в Китаї, визначила дві основні версії регуляторного регіону ZmPIMT1. Одна версія стимулює високу продукцію мРНК ZmPIMT1, що призводить до міцного синтезу білка. Інший містить велику вставку ДНК, яка знижує експресію, погіршуючи продуктивність насіння під час стресу. Насіння з вищим рівнем ZmPIMT1 зберігало вищий відсоток схожості та давало більш здорові сходи після тестів на прискорене старіння, стандартного показника зберігання насіння.
Чому це важливо: продовольча безпека та економічний вплив
Відкриття має далекосяжні наслідки. Приблизно 70% раціону людини залежить безпосередньо від насіння, а решта надходить від тварин, які їдять корми на основі насіння. Втрата насіння призводить до значних економічних втрат для фермерів, насіннєвих компаній і споживачів. Вибір ліній кукурудзи з більшою експресією ZmPIMT1 є практичним кроком до більш надійних партій насіння.
Ремонт стільникового зв’язку в дії
Основною функцією ZmPIMT1 є відновлення білка під назвою PABP2, який допомагає вибрати, які збережені повідомлення перетворюються на нові білки, коли насіння проростає. Якщо PABP2 пошкоджений і не відновлений, насіння не може швидко виробляти важливі білки, втрачаючи силу. При більш високих рівнях ZmPIMT1 PABP2 функціонує краще, дозволяючи насінню протистояти старінню та енергійно проростати.
Практичне застосування для заводчиків
Дослідження підкреслює важливість захисту механізму синтезу білка для виживання насіння. Надаючи селекціонерам певний генетичний маркер для відстеження, дослідження пропонує цілеспрямований підхід до створення більш стійких сортів кукурудзи. Вибір ліній із сильнішим промотором ZmPIMT1 є практичним кроком до партій насіння, які залишаються надійними.
Ширший контекст
Відкриття підкреслює потужність міждисциплінарних досліджень, які поєднують молекулярну біологію з сільськогосподарською стійкістю. Розуміння того, як насіння витримує висихання, протистоїть пошкодженням і повне проростання, має вирішальне значення для харчової безпеки та збереження. У дослідженні висвітлено значення фундаментальної науки у вирішенні практичних завдань у сільському господарстві.
На завершення це дослідження забезпечує чітку генетичну ціль для покращення довговічності та стійкості насіння кукурудзи. Зосереджуючись на білку ZmPIMT1 та його регуляторній області, селекціонери можуть вивести більш стійкі сорти, зменшити втрати та посилити глобальне постачання продовольства.
