Недавнее исследование выявило мощный генетический механизм, который может кардинально изменить мировое производство пшеницы. Учёные из Мэрилендского университета успешно идентифицировали ген, ответственный за редкую форму пшеницы, способную формировать сразу три завязи в каждом цветке вместо обыкновенной одной. Учитывая, что каждая завязь способна развиться в полноценное зерно, это открытие несёт в себе потенциал значительного увеличения урожайности пшеницы с каждого гектара.
Эта необычная особенность была впервые обнаружена у естественно возникшего мутанта распространённой мягкой пшеницы. Однако долгое время оставалось неизвестным, какая именно генетическая модификация стала причиной такого феномена. Команда исследователей из Мэриленда провела детальное генетическое картирование уникальной пшеницы с множеством завязей и сопоставила полученные данные с геномом обычной пшеницы. В результате анализа было выявлено, что у мутантных растений активировался ген WUSCHEL-D1 (WUS-D1), который в обычных условиях остаётся неактивным. Ранее включение WUS-D1 в процессе формирования цветков пшеницы вызывает увеличение развивающейся цветочной ткани, что, в свою очередь, позволяет образовываться дополнительным женским структурам, таким как пестики или завязи.
Если специалисты по селекции растений смогут научиться целенаправленно активировать или воспроизводить этот процесс, станет возможным создание новых сортов пшеницы, которые будут производить существенно больше зёрен с каждого растения. Даже малейшее увеличение числа зёрен способно оказать огромное влияние на общемировые объёмы производства продовольствия.
«Определение генетической основы этой особенности открывает селекционерам путь к её внедрению в новые сорта пшеницы, потенциально увеличивая количество зёрен в колосе и общую урожайность», – отметил Виджай Тивари – доцент кафедры растениеводства и соавтор исследования. Он также подчеркнул, что «используя инструменты генного редактирования, мы можем сосредоточиться на дальнейшем улучшении этой характеристики для повышения урожайности пшеницы. Это открытие предоставляет захватывающий путь для разработки экономически эффективных гибридов пшеницы».
Значимость данного прорыва трудно переоценить, поскольку пшеница является одной из ключевых сельскохозяйственных культур в мире, обеспечивающей пропитание миллиардам людей ежедневно. В условиях непрерывного роста мирового спроса на пшеницу, усугубляемого изменением климата, ограниченностью сельскохозяйственных земель и постоянным увеличением населения, повышать производство традиционными методами становится всё сложнее. Таким образом, это открытие может предоставить селекционерам мощный новый инструмент для повышения урожайности без необходимости расширения посевных площадей, увеличения расхода воды или удобрений.
Помимо пшеницы, обнаружение WUS-D1 потенциально может привести к разработке аналогичных многоплодных сортов других зерновых культур, открывая новые горизонты для обеспечения глобальной продовольственной безопасности.
Результаты этого важного исследования, озаглавленного «WUSCHEL-D1 upregulation enhances grain number by inducing formation of multi-ovary producing florets in wheat», были опубликованы 14 октября 2025 года в престижном журнале Proceedings of the National Academy of Sciences. В числе авторов работы, помимо доктора Тивари, значатся ведущий автор и научный сотрудник Адам Шоэн, профессор Ипинг Ци, почётный профессор Ангус Мёрфи, доцент Нидхи Рават, доцент Дэниел Родригес-Леаль, младший научный сотрудник Вэйфэн Луо, аспирант Анмол Каджла, постдокторант Парва Кумар Шарма и Алекс Мэхландт (бывший магистрант из лаборатории Тивари).
