Vete spelar en avgörande roll för den globala livsmedelsförsörjningen, men vattenbrist i torra och halvtorra regioner hindrar dess effektiva produktion, vilket tyder på betydande möjligheter till vattenbesparing. Därför är det avgörande att förstå generna som styr vetets torktolerans och vattenanvändningseffektivitet för att förbättra den genetiska motståndskraften och förädla vatteneffektiva sorter.
I en nyligen genomförd studie ledd av professor Xiao Jun från Institute of Genetics and Developmental Biology (IGDB) vid den kinesiska vetenskapsakademin har forskare visat hur TabHLH27, en lovande kvantitativ egenskapslokuskandidat för både relativ rottorrvikt och spikeletantal per spets i vete, förbättrar vetets torktolerans och vattenanvändningseffektivitet genom att balansera stress och tillväxt.
Studien, publicerad i Journal of Integrative Plant Biology , kastar ljus över den mångfacetterade regleringen av TabHLH27.
Forskarna identifierade ett delat genetiskt ställe associerat med torktolerans i både fröplantans och mogna stadier, och pekade ut TabHLH27-A1 som en nyckelkandidat genom analys av uttrycksprofiler. Att slå ut TabHLH27 minskade avsevärt torktoleransen för vete, antalet spikelets per spik, spannmålsutbyte och vattenanvändningseffektiviteten.
Rollen för TabHLH27 involverar dubbel transkriptionell aktivitet, aktiverar stressresponsgener samtidigt som utvecklingsgener undertrycks, möjligen genom interaktioner med kofaktorer som TabZIP62-D1 och TaABI3-D1. Dess dynamiska uttryck under torkstress, snabbt inducerat men avtagande över tid, antyder ett nyanserat svar för förbättrad anpassning. Interaktion med transkriptionsfaktorer som TaNAC29-A1 bildar ett hierarkiskt regulatoriskt nätverk som är avgörande för vetets svar på vattenbegränsade miljöer.
Dessutom påverkade naturlig variation i TabHLH27-A1-promotorregionen dess transkriptionella svar på torkastress, med TabHLH27-A1 Hap-II haplotyp som uppvisar överlägsen torktolerans, större rötter, högre avkastning och vattenanvändningseffektivitet.
TabHLH27-A1-allelernas distribution i Kina korrelerar med nederbörd, vilket gynnar den överlägsna TabHLH27-A1 Hap-II i avel på grund av dess låga frekvens i moderna sorter, vilket indikerar stark förädlingspotential. Återkorsning av den överlägsna haplotypen till stora vetesorter förbättrade torktolerans, skörd och vattenanvändningseffektivitet.
Denna studie belyser den molekylära mekanismen hos TabHLH27 som reglerar torktolerans och vattenanvändningseffektivitet i vete, fördjupar vår förståelse av vetets svar på torkastress och balans mellan stress och tillväxt, och tillhandahåller viktiga genetiska resurser och urvalsmål för att odla torkbeständig, vattenbesparande , högavkastande vetesorter.
Mer information: Dongzhi Wang et al, TabHLH27 orkestrerar rottillväxt och torktolerans för att förbättra vattenanvändningseffektiviteten i vete, Journal of Integrative Plant Biology (2024). DOI:10.1111/jipb.13670
Tillhandahålls av Chinese Academy of Sciences
