Forskere frigør hvedes vandbesparende potentiale med TabHLH27, der balancerer stress og vækst

Hvede spiller en afgørende rolle i den globale fødevaresikkerhed, men vandmangel i tørre og halvtørre regioner hindrer dens effektive produktion, hvilket tyder på betydelige muligheder for vandbesparelse. Derfor er forståelsen af ​​generne, der styrer hvedes tørketolerance og vandforbrugseffektivitet, afgørende for at forbedre den genetiske modstandsdygtighed og avle vandeffektive sorter.

I en nylig undersøgelse ledet af prof. Xiao Jun fra Institute of Genetics and Developmental Biology (IGDB) ved det kinesiske videnskabsakademi har forskere vist, hvordan TabHLH27, en lovende kvantitativ egenskabs-locus-kandidat for både relativ rodtørvægt og aksantal pr. spids i hvede, forbedrer hvedes tørketolerance og vandforbrugseffektivitet ved at balancere stress og vækst.

Undersøgelsen, offentliggjort i Journal of Integrative Plant Biology , kaster lys over den mangefacetterede regulering af TabHLH27.

Forskerne identificerede et fælles genetisk locus forbundet med tørketolerance på både frøplante- og modne stadier, og udpegede TabHLH27-A1 som en nøglekandidat gennem ekspressionsprofilanalyse. At slå TabHLH27 ud reducerede markant hvede-tørketolerance, antal spidser pr. spids, kornudbytte og vandforbrugseffektivitet.

TabHLH27's rolle involverer dobbelt transkriptionel aktivitet, aktivering af stressresponsgener, mens den undertrykker udviklingsgener, muligvis gennem interaktioner med co-faktorer som TabZIP62-D1 og TaABI3-D1. Dets dynamiske udtryk under tørkestress, hurtigt induceret, men aftagende over tid, antyder en nuanceret reaktion for forbedret tilpasning. Interaktion med transkriptionsfaktorer som TaNAC29-A1 danner et hierarkisk regulatorisk netværk, der er afgørende for hvedes reaktion på vandbegrænsede miljøer.

Derudover påvirkede naturlig variation i TabHLH27-A1-promotorregionen dets transkriptionelle respons på tørkestress, med TabHLH27-A1 ^Hap-II haplotype, der udviser overlegen tørketolerance, større rødder, højere udbytte og vandforbrugseffektivitet.

TabHLH27-A1-allelernes fordeling i Kina korrelerer med nedbør, hvilket favoriserer den overlegne TabHLH27-A1 ^Hap-II i avl på grund af dens lave frekvens i moderne sorter, hvilket indikerer et stærkt avlspotentiale. Tilbagekrydsning af den overlegne haplotype til store hvedesorter forbedrede tørketolerance, udbytte og vandforbrugseffektivitet.

Denne undersøgelse belyser den molekylære mekanisme af TabHLH27, der regulerer tørketolerance og vandforbrugseffektivitet i hvede, uddyber vores forståelse af hvedes reaktion på tørkestress og stress-vækstbalance og tilvejebringer essentielle genetiske ressourcer og selektionsmål for avl af tørkeresistent, vandbesparende , højtydende hvedesorter.

Flere oplysninger: Dongzhi Wang et al, TabHLH27 orkestrerer rodvækst og tørketolerance for at forbedre vandforbrugseffektiviteten i hvede, Journal of Integrative Plant Biology (2024). DOI:10.1111/jipb.13670

Leveret af Chinese Academy of Sciences