Гены дикого предка кукурузы повышают содержание белка в зерне до 13%

Группа исследователей из Китайской академии наук (CAS) обнаружила в теосинте — диком предке кукурузы — ген, способный значительно повысить питательную ценность культуры. Результаты работы, опубликованные в журнале Nature, показывают, что специфическая генетическая вариация увеличивает содержание белка в зерне с обычных 8,5% до 12–13%.

В проекте участвовали специалисты Шанхайского педагогического университета и Сельскохозяйственного университета Сычуани под руководством исследователя У Юнжуя. Ученые подтвердили: концентрация белка растет без ущерба для объемов урожая.

Потерянное наследие дикого злака

Ключевую роль играет ген THP3-T. Он практически исчез из современной селекции: сегодня этот вариант встречается лишь у 2,1% культурных сортов. Тысячи лет назад, когда древние фермеры в Мезоамерике одомашнивали теосинте, они выбирали растения с самыми крупными и тяжелыми початками. В погоне за весом зерна селекционеры неосознанно пожертвовали его качеством, и высокая концентрация белка, характерная для дикого предка, была утрачена.

Исследование показало, что THP3-T работает в связке с другим геном — THP9-T. Вместе они создают синергетический эффект, возвращая злаку способность накапливать питательные вещества, которую растение имело до начала массового земледелия.

Эффективная переработка азота

Механизм действия гена связан с усвоением азота — основного строительного материала для растительных белков. THP3-T отвечает за выработку фермента, который ускоряет метаболизм азота и направляет его в зерно. Это делает растение более автономным и эффективным.

Обычно для повышения урожайности фермеры используют азотные удобрения. Их производство требует огромных энергозатрат, а излишки загрязняют почву и воду. Кукуруза с геном THP3-T способна производить больше белка при тех же объемах подкормки, что снижает экологическую нагрузку на регионы возделывания.

Экономическая выгода для животноводства

Кукуруза служит основным компонентом кормов в мировом животноводстве. Из-за низкого естественного уровня белка производители мяса вынуждены добавлять в рацион скота дорогую сою, которую Китай и многие другие страны закупают за рубежом.

Повышение питательности самого зерна снижает потребность в импортных добавках. Тесты на популярном в Китае гибриде Zhengdan958 подтвердили, что содержание белка увеличилось не только в семенах, но и в стеблях и листьях — с 7% до более чем 9%. Это делает культуру ценным фуражным ресурсом. Сейчас ученые работают над тем, чтобы перенести обнаруженные гены в другие коммерческие линии кукурузы.