Eine genetische Variante bei Mais könnte die Saatgutverluste verringern.

Eine natürliche Mutation in der DNA, die das Gen ZmPIMT1 reguliert, erhöht die Alterungstoleranz von Maissaatgut. Diese Entdeckung von Forschern aus den USA und China könnte Produzenten und Unternehmen helfen, Keimverluste bei gelagertem Saatgut zu reduzieren.

Das Gen ZmPIMT1 steuert die Produktion eines Enzyms, das beschädigte Proteine ​​im Samen repariert. Dieses Enzym wirkt auf das Protein PABP2, das für die Bildung neuer Proteine ​​im Samen zu Beginn der Keimung unerlässlich ist. Je aktiver ZmPIMT1 ist, desto besser funktioniert PABP2, und der Samen ist widerstandsfähiger gegen Stress durch Zeit oder ungünstige Lagerbedingungen.

Zwei Versionen

Wissenschaftler haben zwei Varianten der Promotorregion des ZmPIMT1-Gens identifiziert. Diese Region fungiert als „Schalter“, der das Gen aktiviert. Die Variante Hap C7-2, die in der Chang7-2-Linie vorkommt, aktiviert das Gen stärker. Die Variante Hap Z58, die in der Zheng58-Linie vorhanden ist, weist eine Insertion von 2.316 Basenpaaren in der DNA auf, die die Genaktivität reduziert.

Samen mit der Hap-Variante C7-2 zeigten nach beschleunigten Alterungstests höhere Keimungsraten. In einer Population rekombinanter Linien, die vom Hybriden Zhengdan 958 abstammten, keimten 81 % der Samen mit dem Haplotyp Hap Z58 unter 30 %, verglichen mit 53 % bei Linien mit Hap C7-2. Darüber hinaus erreichten 20 % der Linien mit Hap C7-2 eine Keimungsrate von über 60 %, während dies nur bei 6,25 % der Hap-Z58-Linien der Fall war.

Experimente mit gentechnisch veränderten Pflanzen bestätigten die Ergebnisse. Maissorten mit Überexpression des ZmPIMT1-Gens produzierten nach beschleunigter Alterung Samen mit höherer Keimfähigkeit. Dasselbe Phänomen trat bei Modellpflanzen der Art auf. Arabidopsis thalianaAndererseits wiesen Pflanzen, bei denen das ZmPIMT1-Gen stillgelegt war, eine reduzierte Keimung auf.

Die Aktivität des Enzyms ZmPIMT1 wurde durch molekulare Interaktionsanalysen mit PABP2, sowohl aus Mais als auch aus anderen Quellen, bestätigt. ArabidopsisDas Enzym stellt die Struktur des beschädigten Proteins wieder her und erhält so dessen Fähigkeit, an Boten-RNA zu binden, was für die Synthese neuer Proteine ​​während der Keimung von entscheidender Bedeutung ist.

Zuchtprogramme

Die Entdeckung liefert einen nützlichen genetischen Marker für Züchtungsprogramme. Mit ihm lassen sich Linien auswählen, die resistenter gegen die Alterung des Saatguts sind. Dies kann Verluste während der Lagerung reduzieren, die Zuverlässigkeit von Saatgutpartien verbessern und Landwirten durch die geringere Notwendigkeit der Nachsaat zugutekommen.

Bruce Downie, Professor an der Universität von Kentucky und Mitautor der Studie, betont die Relevanz der Arbeit für die Landwirtschaft. „Das moderne Leben ist auf Saatgut angewiesen. Wenn es ausfällt, betreffen die Verluste Erzeuger, Unternehmen und Verbraucher“, erklärte er.

Die Studie zeigte außerdem, dass diese genetische Variation natürlich entstanden ist und während der Domestizierung von Mais keiner Selektion unterlag. Dies legt nahe, dass sie trotz ihrer agronomischen Vorteile in der Vergangenheit von Züchtern möglicherweise übersehen wurde.

Weitere Informationen finden Sie unter doi.org/10.1093/plcell/koaf217