Исследователи определили гены слова «Помогите мне!» ароматизаторы кукурузы: при повреждении насекомыми запускаются летучие соединения, привлекающие ос, убивающих гусениц.

Исследователи из Университета Мартина Лютера в Галле-Виттенберге в Германии, Корнельского университета и Института Бойса Томпсона (BTI) использовали 26 сортов кукурузы для выявления генов, ответственных за отправку этого сообщения «Помогите мне!». сигнал паразитическим осам. Их исследование, опубликованное в The Plant Cell, заполняет несколько пробелов в наших знаниях об ферментах, которые генерируют эти ароматические соединения, которые называются терпенами. Селекция на наиболее эффективные гены для производства терпенов, селекционеры могли бы вывести сорта кукурузы, которые лучше защищают от атак гусениц.

«Это исследование очень хорошо демонстрирует, как сотрудничество между учеными с различными областями знаний, от геномики до химии малых молекул, может привести к новому пониманию защитного метаболизма растений», — сказал профессор BTI Георг Яндер, соавтор статьи.Нежные молодые саженцы кукурузы не имеют толстых стеблей и волокнистых листьев, которые могли бы защитить себя, поэтому гусеницы, в том числе хлопковая листовая червь, совка совка и другие вредители, могут нанести огромный ущерб фермерскому полю.

После того, как личинки повреждают листья сеянцев подкормкой, растения начинают синтезировать смесь терпенов с сильным ароматом. Осы-паразиты учатся распознавать эти химические вещества как запах кусающих личинок и спускаются, чтобы откладывать яйца в телах гусениц.

После того, как молодая оса смертельно поедает внутренние органы гусеницы, она выходит из тела. В полевых экспериментах целевое высвобождение терпенов вокруг растений кукурузы снижает ущерб от голодных гусениц.Аннетт Рихтер, ведущий автор статьи, а теперь научный сотрудник лаборатории Джандера в BTI, проверила различные сорта кукурузы и обнаружила, что они производят терпены в различных смесях и количествах для защиты.

Она выполнила эту работу в рамках своего докторского исследования со старшим автором Йоргом Дегенхардтом в Университете Мартина Лютера. С помощью ученых из лаборатории Эда Баклера, профессора Корнельского университета и ученого из станции сельскохозяйственных исследований Министерства сельского хозяйства США, исследователи изучили геномы 26 сортов кукурузы, чтобы найти генетические связи с производством терпенов, и сопоставили их с их местоположением на хромосомах.Используя гены из этих хромосомных областей, Рихтер идентифицировал три новых фермента, которые участвуют в путях синтеза терпенов с образованием линалоола, неролидола и других терпенов.

Помимо того, что линалоол полезен для защиты кукурузы, он часто используется в парфюмерии и косметике, поскольку имеет цветочный цитрусовый аромат.«На основе этой информации мы провели картографический анализ, чтобы определить, какой ген важен для каких летучих», — сказал Рихтер. «Интересно знать, где локализованы эти гены, потому что тогда вы можете скрестить это разнообразие с линиями, которые не способны их производить».

Теперь, когда вопрос о том, какие гены ответственны за какие терпены, Рихтер перейдет к изучению того, как эти гены регулируются. Обладая лучшим пониманием генетики и регулирования производства терпенов, исследователи могут использовать селекцию для улучшения этих характеристик в различных линиях, чтобы создать кукурузу, более устойчивую к гусеницам.

«Цель состоит в том, чтобы улучшить изменчивые сигналы их естественной защиты, и теперь заводчики имеют возможность использовать эти защитные гены». — сказал Рихтер.


Портал обо всем