Wetenschap
Onderzoekers ontsluiten het waterbesparende potentieel van tarwe met TabHLH27 die stress en groei in evenwicht brengt
Tarwe speelt een cruciale rol in de mondiale voedselzekerheid, maar waterschaarste in droge en semi-aride gebieden belemmert de efficiënte productie ervan, wat wijst op aanzienlijke mogelijkheden voor waterbesparing. Daarom is het begrijpen van de genen die de droogtetolerantie en de efficiëntie van het watergebruik van tarwe controleren van cruciaal belang voor het verbeteren van de genetische veerkracht en het kweken van waterefficiënte variëteiten.
In een recente studie onder leiding van prof. Xiao Jun van het Instituut voor Genetica en Ontwikkelingsbiologie (IGDB) van de Chinese Academie van Wetenschappen hebben onderzoekers aangetoond hoe TabHLH27, een veelbelovende kwantitatieve locuskandidaat voor zowel het relatieve droge wortelgewicht als het aantal aartjes per piek in tarwe, verbetert de droogtetolerantie van tarwe en de efficiëntie van het watergebruik door stress en groei in evenwicht te brengen.
De studie, gepubliceerd in Journal of Integrative Plant Biology , werpt licht op de veelzijdige regulatie van TabHLH27.
De onderzoekers identificeerden een gedeelde genetische locus die geassocieerd is met droogtetolerantie in zowel de zaailing- als de volwassen stadia, waarbij TabHLH27-A1 werd aangewezen als een belangrijke kandidaat door middel van expressieprofielanalyse. Het uitschakelen van TabHLH27 verminderde de tolerantie voor tarwedroogte, het aantal aartjes per aar, de graanopbrengst en de efficiëntie van het watergebruik aanzienlijk.
De rol van TabHLH27 omvat dubbele transcriptionele activiteit, waarbij stressresponsgenen worden geactiveerd en ontwikkelingsgenen worden onderdrukt, mogelijk door interacties met co-factoren zoals TabZIP62-D1 en TaABI3-D1. De dynamische expressie ervan onder droogtestress, die snel wordt veroorzaakt maar in de loop van de tijd afneemt, suggereert een genuanceerde reactie voor verbeterde aanpassing. Interactie met transcriptiefactoren zoals TaNAC29-A1 vormt een hiërarchisch regulerend netwerk dat cruciaal is voor de reactie van tarwe op omgevingen met weinig water.
Bovendien beïnvloedde de natuurlijke variatie in het TabHLH27-A1-promotergebied de transcriptionele respons op droogtestress, waarbij de TabHLH27-A1 Hap-II haplotype met superieure droogtetolerantie, grotere wortels, hogere opbrengst en efficiëntie van watergebruik.
De verspreiding van TabHLH27-A1-allelen in China correleert met regenval, waarbij de superieure TabHLH27-A1 Hap-II wordt bevoordeeld in de veredeling vanwege de lage frequentie ervan in moderne variëteiten, wat wijst op een sterk veredelingspotentieel. Het terugkruisen van het superieure haplotype met belangrijke tarwevariëteiten verbeterde de droogtetolerantie, de opbrengst en de efficiëntie van het watergebruik.
Deze studie verheldert het moleculaire mechanisme van TabHLH27 dat de droogtetolerantie en de efficiëntie van het watergebruik in tarwe reguleert, verdiept ons begrip van de reactie van tarwe op droogtestress en het evenwicht tussen stress en groei, en biedt essentiële genetische hulpbronnen en selectiedoelen voor het kweken van droogteresistente, waterbesparende tarwesoorten. , hoogproductieve tarwevariëteiten.