Семена кукурузы с высокой устойчивостью к старению и повышенной всхожестью после длительного хранения могут быть созданы благодаря выявлению ключевого генетического механизма. Это открывает путь для разработки более надежных гибридов, которые сохранят свои свойства даже при неблагоприятных условиях — критически важное преимущество для фермеров и сельхозпроизводителей.
Ученые из Северо-Западного университета А&F в Китае, совместно с коллегами из Университета Кентукки, США, исследовали роль фермента ZmPIMT1 — белка, отвечающего за ремонт поврежденных молекул внутри сухих семян. В отличие от стандартного подхода к замене поврежденных белков, этот механизм восстанавливает их функции, экономя энергию и обеспечивая быстрый запуск прорастания.
Особое внимание было уделено регуляторной области гена ZmPIMT1 — так называемому «промотору», который определяет уровень синтеза мРНК и, соответственно, количество фермента. Установлено, что в популяциях кукурузы существуют две основные формы этого промотора: одна обеспечивает высокую экспрессию ZmPIMT1, другая содержит крупную ДНК-вставку, снижающую активность гена. Семена с более сильной версией промотора демонстрировали значительно лучшую всхожесть после ускоренного старения.
Исследование показало, что линии Zheng58 и Chang7-2 — родительские для гибрида Zhengdan 958, самого популярного сорта в Китае по площади посадки — значительно различались по устойчивости к старению. Семена из одной и той же партии показали разные результаты прорастания, что напрямую связано с вариациями в регуляторной зоне ZmPIMT1.
Фермент ZmPIMT1 работает как «ремонтная бригада», восстанавливая белок PABP2 — ключевого участника процесса синтеза новых белков при прорастании. Если PABP2 поврежден, семя не может эффективно запустить рост; при высоком уровне ZmPIMT1 этот механизм восстанавливается быстрее, что позволяет растению выжить в условиях стресса.
Ученые отмечают, что данный процесс соответствует так называемому «правилу Иова» — необходимости сохранить способность к белковому синтезу при хранении. Найденный генетический маркер позволяет селекционерам и производителям семян целенаправленно отбирать линии с повышенной устойчивостью, минимизируя потери всхожести и избегая необходимости пересевов.
Это знание уже сейчас может быть применено для создания более надежных гибридов — особенно важных в условиях изменения климата и увеличения нагрузки на поставки семенного материала. Выбор линий с активным промотором ZmPIMT1 становится практичной стратегией повышения устойчивости семян к старению.
