Для картофельной промышленности управление покоем клубней имеет решающее значение для поддержания как качества, так и долговечности хранящегося картофеля. Покой, естественная фаза, которая задерживает прорастание после сбора урожая, имеет важное значение для сохранения жизнеспособности семян и обеспечения готовности картофеля к продаже. Однако преждевременное прорастание остается серьезной проблемой, вызывая потери после сбора урожая, которые влияют на фермеров и производителей по всему миру.
Недавнее исследование Сычуаньского сельскохозяйственного университета, опубликованное в Садоводческие исследования 8 ноября 2023 года проливает новый свет на молекулярные процессы, лежащие в основе покоя. Под руководством доктора Сияо Вана исследование группы было сосредоточено на взаимодействии двух белков, StSN2 и StBIN2, и их роли в продлении покоя клубней картофеля. Эти результаты могут привести к инновационным стратегиям хранения и, потенциально, генетическим улучшениям для повышения устойчивости к хранению.
Роль StSN2 и StBIN2 в контроле покоя
Хотя предыдущие исследования выявили ключевые гены, которые влияют на покой, сложные молекулярные механизмы оставались неуловимыми. Это исследование погружается глубже, показывая, что взаимодействие между StSN2 и StBIN2 напрямую влияет на покой клубней, регулируя основные гормональные пути.
- Обзор механизма
Исследование показывает, что StSN2, белок, связанный с покоем, напрямую взаимодействует с StBIN2, белком, который регулирует сигнализацию брассиностероидов (BR), путь гормона растения, который, как известно, влияет на рост и развитие. С помощью таких анализов, как дрожжевые двугибридные тесты и комплементация люциферазы, исследователи подтвердили, что StSN2 усиливает экспрессию и активность StBIN2, влияя на покой посредством гормональной регуляции. - Регуляция гормонального пути
В картофеле растительные гормоны абсцизовая кислота (АБК) и брассиностероиды (БР) имеют решающее значение для поддержания покоя. StSN2 и StBIN2 регулируют сигнализацию АБК, которая помогает продлить покой, активируя гены SnRK2.2/2.3/2.6 и ABI5, замедляя процесс прорастания. Одновременно они ингибируют сигнализацию БР, подавляя активность StBZR1, регулятора сигнализации БР, который способствует росту. Усиливая АБК и снижая активность БР, эти белки вместе создают гормональный баланс, который продлевает покой. - Потенциал для улучшения хранения
Результаты исследования показали, что картофель с переэкспрессированными белками StSN2 и StBIN2 имел значительно более длительные периоды покоя. Эксперименты по мутагенезу также выявили специфические остатки цистеина в StBIN2, которые имеют решающее значение для его взаимодействия с StSN2, что обеспечивает потенциальную цель для будущих генетических манипуляций.
Практическое применение для хранения картофеля и управления урожаем
Результаты этого исследования предлагают практические выводы для сельского хозяйства, особенно в управлении хранением картофеля. Благодаря возможности продлевать покой посредством контролируемой манипуляции взаимодействием StSN2-StBIN2 фермеры и менеджеры по хранению могли бы добиться лучшего контроля над прорастанием, потенциально снижая потребность в химических ингибиторах прорастания.
- Преимущества хранения
Продленный покой может означать, что картофель остается жизнеспособным при хранении в течение более длительного периода, что снижает потери после сбора урожая и повышает эффективность цепочки поставок. В регионах, где раннее прорастание приводит к значительным потерям, этот подход может иметь значительный экономический эффект. Средние потери при хранении картофеля из-за прорастания только в Северной Америке оцениваются более чем в 150 миллионов долларов в год, и эти расходы можно сократить за счет лучшего контроля за покоем. - Будущий потенциал размножения
Результаты этого исследования также открывают двери для селекционных программ, ориентированных на долговечность хранения. Нацелившись на конкретные механизмы, лежащие в основе покоя, селекционеры могут вывести сорта картофеля, которые естественным образом дольше сохраняют качество, делая их более устойчивыми к хранению без химической обработки.
Открытие взаимодействия белков StSN2 и StBIN2 дает ценную информацию о генетическом и гормональном контроле покоя картофеля, что является значительным достижением в науке хранения. Используя эти молекулярные механизмы, картофельная промышленность получает новые возможности для повышения долговечности хранения, снижения потерь от прорастания и даже потенциальной разработки новых сортов картофеля, устойчивых к хранению. Это исследование подчеркивает жизненно важную роль молекулярных исследований в решении реальных сельскохозяйственных задач и подчеркивает потенциальные преимущества интеграции генетических подходов в практику управления урожаем и хранения.
