Чайное растение (Camellia sinensis) является основным источником для одного из самых популярных напитков в мире. Интересно, что размер молодых почек может значительно повлиять на как урожайность, так и на качество получаемого чая. Более крупные почки позволяют получить больше листвы, однако для различных сортов требуется оптимальное соотношение между почками и листьями, чтобы соответствовать стандартам обработки. Проблема в том, что гены, отвечающие за контроль размеров почек, до сих пор остаются недостаточно изученными, что создает ограничения для прогресса в селекции.
Что выяснили учёные
Недавние исследования продемонстрировали, что развитие побегов чайных растений зависит от сложных сетей факторов транскрипции, включая регуляторные пути KNOX. Тем не менее, их функцией в чае ещё не уделялось должного внимания. Чтобы разобраться в этой проблеме, учёные из Института исследований чая Китайской академии сельскохозяйственных наук провели обширное исследование с использованием цифрового фенотипирования и геномного анализа. Результаты были опубликованы в журнале Horticulture Research.
Исследователи проанализировали 280 различных образцов чая и выделили ген KNOX класса I, известный как CsKNOX6, который выступает в роли негативного регулятора размера почек. Его сверхэкспрессия в Arabidopsis thaliana продемонстрировала уменьшение площади листьев, подтверждая тем самым его влияние на ограничения роста органов.
Выявление ключевых генов
В ходе фенотипирования, основанного на изображениях, учёные провели количественную оценку длины, ширины и площади бутонов у 280 образцов чая. Эти показатели оказали сильное наследуемое влияние, что указывает на мощный генетический контроль. Сравнительный анализ транскриптома образцов с различными размерами бутонов выявил четыре потенциальных транскрипционных фактора KNOX класса I с повышенной активностью у сортов с более мелкими бутонами.
Основным кандидатом на роль ключевого регулирующего гена оказался CsKNOX6, расположенный на десятой хромосоме. Его последовательность указывает на ядерную локализацию, что соответствует транскрипционной активности. Для подтверждения работы гена у Arabidopsis thaliana была вызвана повышенная экспрессия CsKNOX6, что привело к заметным изменениям в развитии побегов и сокращению площади листьев до 13% от исходных показателей.
В конечном счёте, открытие CsKNOX6 открывает новые горизонты для селекции чаев, позволяя создавать сорта с оптимизированным размером почек, что приведёт к улучшению как качества, так и урожайности чая. Это будет способствовать созданию высококачественных сортов, пригодных для ручного сбора, и высокоурожайных сортов, оптимизированных для механической обработки.
