Двойная защита: двойная синтез-мильтирадиеновая синтаза в большинстве сортов риса
Рис (Oryza sativa) известен своей способностью вырабатывать множество дитерпеноидных фитоалексинов, которые играют важную роль в защите растений от патогенов. Одной из ключевых групп этих фитоалексинов являются абиеторизины, которые были обнаружены лишь недавно, несмотря на обширные предыдущие исследования в этой области.
1. Происхождение и синтез абиеторизинов
Абиеторизины, как предполагается, образуются из ent-мильтирадиена. Это открытие стало важным вкладом в понимание биосинтетических путей, так как ранее не сообщалось о способности риса к образованию данного соединения. Известно, что дикий рис содержит фермент, известный как ent-кауреновая синтаза 10 (KSL10), который является единственным охарактеризованным ортологом у O. sativa — OsKSL10. В частности, этот ген был хорошо изучен на примере сорта Nipponbare.
2. Дикий рис и предшественники фитоалексинов
Интересно, что из дикого риса был выделен предшественник оризалексинов — ent-сандаракопимарадиен. Это открытие подчеркивает разнообразие биосинтетических путей в различных сортах риса. У многих других сортов риса, помимо Nipponbare, наблюдается наличие дублированного гена, который назван OsKSL14. Биохимическая характеристика OsKSL14 из сорта Китааке продемонстрировала, что этот фермент способен образовывать ожидаемый предшественник абиеторизина — милтирадиен.
3. Филогенетический анализ и различия в аллелях
Филогенетический анализ OsKSL10 в пангеноме риса показал, что сорт Nipponbare является исключением. Аллели большинства других сортов группируются с аллелями дикого риса, что позволяет предположить, что они также могут вырабатывать ent-мильтирадиен. Например, OsKSL10 из сорта Китааке проявляет активность в образовании милтирадиена, что согласуется с его способностью к выработке абиеторизинов, в то время как сорт Nipponbare не производит абиеторизины.
4. Паттерны экспрессии генов
Несмотря на то что генетически OsKSL10 и OsKSL14 могут выполнять схожие функции, их экспрессия демонстрирует различные паттерны. Это указывает на то, что различия в экспрессии могут быть причиной сохранения дублированных генов в процессе эволюции. Понимание этих паттернов может помочь в дальнейшем изучении механизмов регуляции биосинтеза фитоалексинов.
Представленные результаты проясняют механизмы биосинтеза абиеторизинов и дают новое понимание эволюции дитерпеноидных фитоалексинов в рисе. Эти открытия не только обогащают знания о защитных механизмах риса, но и открывают новые горизонты для селекции и генетического улучшения сортов риса, способных более эффективно защищаться от патогенов. Понимание таких механизмов может в дальнейшем способствовать созданию более устойчивых к болезням сортов риса, что является важной задачей в агрономии и сельском хозяйстве.
Исследование:
aBIOTECH
- Снижение уровня абиотического стресса у сельскохозяйственных культур с помощью обогащённых микоризой биоудобрений, адаптированных к изменению климата
- Эффективное использование калия для устойчивого производства сельскохозяйственных культур с учётом его содержания в почве
- Комплексный анализ физиологии и протеомики показывает, как реагируют зёрна пшеницы на стресс при низких температурах во время прорастания
- Сочетание широкой полосы посадки саженцев с более высокой плотностью растений приводит к увеличению урожайности озимой пшеницы
- Опрыскивание с лучшей идентификацией сорняков
- Оптимизация урожайности сельскохозяйственных культур при минимизации воздействия на окружающую среду за счет глубокого внесения азотных удобрений
- Прямое внесение удобрений – прорыв
- Влияние фитогормона салициловой кислоты на пороговые значения солёности для прорастания семян и роста проростков масличной культуры Рыжик посевной
- Влияние лесопастбищ, пастбищных деревьев и линейных систем агролесоводства на продуктивность сельского хозяйства
- Оптимальное внесение азотных и калийных удобрений повышает устойчивость стебля к полеганию и урожайность масличного льна за счет усиления биосинтеза лигнина.
- Техническое исследование эффективности и моделей методов борьбы с сорняками с использованием беспилотных наземных транспортных средств
- Контролируемое пропашное земледелие: получение прибыли при сохранении биоразнообразия
- Оценка внесения частиц в условиях многопроходного перекрытия с помощью центробежных разбрасывателей удобрений с переменной нормой внесения для точного земледелия
- Оптимизация подачи воды и азота для повышения урожайности кукурузы
- Адаптивная стратегия посева для улучшения показателей налива зерна и водопотери при выращивании кукурузы под пленочным мульчированием
- Взаимодействие калия и цинка при внесении в почву влияет на урожайность подсолнечника
- Функциональная регрессия генов LOFSEP при формировании цветочных органов у ячменя
- Система для оценки адаптации пшеницы (Triticum aestivum) в разных средах к тепловому стрессу
- Совместное влияние различных режимов орошения и способов внесения азотных удобрений на изменение массы зерна после цветения
- Как выбор, сделанный при посадке, влияет на здоровье ячменя и пшеницы
- Влияние пожаров на фракционный состав железа и динамику углерода в криогенных почвах лесотундры Западной Сибири в условиях меняющегося климата