Российские ученые предложили новые пути повышения урожайности картофеля

Ученые из Института физиологии растений имени К.А. Тимирязева РАН исследовали систему гормональной регуляции картофеля-трансформанта, у которого был повышен синтез фитогормона ауксина, и пришли к выводу, что дополнительное производство этого гормона у картофеля повышает его урожайность. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Plant Cell Reports.


Картофель – это одна из важнейших пищевых и кормовых культур планеты, однако молекулярные механизмы, лежащие в основе гормональной регуляции роста, развития и клубнеобразования этого растения, еще не совсем ясны. «Ранее наша исследовательская группа в составе физиологов растений, молекулярных биологов и генных инженеров из Института физиологии растений и Института биоорганической химии имени М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН впервые в мире создала новую форму картофеля, который отличался дополнительным синтезом одного из классических фитогормонов – ауксина. Как и предполагалось, полученные трансформанты в модельных опытах проявили полезные свойства: скороспелость и повышенную продуктивность», – рассказал ведущий автор исследования, руководитель гранта РНФ, доктор биологических наук Георгий Романов.

Исследователи задались вопросами, как изменилась система гормональной регуляции картофеля, повышение урожайности было вызвано непосредственно ауксином или опосредованно каким-то другим компонентом системы регуляции.

Чтобы ответить на эти вопросы, ученые провели детальное исследование системы гормональной регуляции трансформантов и сравнили ее с системой обычной формы картофеля. Исследователи сравнивали содержание различных классов фитогормонов, а также реакции растений на воздействие внешних гормонов растений: ауксина и цитокинина.

Ученые обнаружили различия между трансформантами и контрольными растениями как в содержании гормонов ауксина и цитокинина, так и в ответе растений на воздействие этих фитогормонов. В отношении других гормонов (гиббереллинов, абсцизовой, жасмоновой и салициловой кислот) закономерных изменений у трансформантов выявлено не было. Эти результаты указывают на то, что именно дополнительный синтез ауксина является первопричиной наблюдаемых изменений клубнеобразования у картофеля-трансформанта.

Также в ходе работы ученые открыли новый тип взаимодействия фитогормонов. Было установлено, что цитокинины усиливают биосинтез белков-рецепторов ауксина, которые определяют чувствительность клетки к этому гормону. «В перспективе результаты наших исследований могут дать селекционерам новые возможности для улучшения продуктивности и устойчивости этого важнейшего культурного растения», – заключил ученый.

В своей работе ученые использовали современные методы биоинформатики, функциональной геномики, молекулярной биологии и генной инженерии.