Осигурявайки 20% от глобалните калории, оризът (Oryza sativa) е една от най-важните основни култури (Global Rice Science Partnership (GRiSP), 2013). Тъй като потреблението особено се увеличава в Африка на юг от Сахара, Близкия изток и Латинска Америка, е жизненоважно да се увеличат добивите на ориз, за ​​да се осигури нарастващото население. Добивът на зърно до голяма степен се определя от три характеристики: тегло на зърното (при което размерът на зърната е основен фактор, допринасящ за това), брой зърна на метлица и брой метлички на растение (Li et al., 2018).

Идентифицирането на нови гени, участващи в добива на зърно, обогатява нашето разбиране за регулаторните механизми зад този процес и в крайна сметка може да допринесе за отглеждането на сортове ориз с повишен добив. Освен това предпочитанието за по-голяма дължина на зърното, включително в няколко региона в Китай и Индия, би могло да направи производството на ориз с увеличена дължина на зърната икономически изгодно (Calingacion et al., 2014). Идентифицирани са няколко количествени локуса на признаци (QTL), допринасящи за размера на зърната в ориза, и те действат чрез различни механизми, включително сигнализиране на фитохормона, протеазомно разграждане и транскрипционни фактори, влияещи върху генетичната експресия надолу по веригата (за преглед вж. Zuo и Li, 2014 ). Остава обаче неясно как тези гени си взаимодействат чрез съответните им регулаторни пътища и какви кръстосани разговори съществуват между пътищата или в мрежата. Надяваме се, че характеристиката на по-нататъшните нови QTL и разследването на техните начини на действие ще помогне да се разкрият молекулярните механизми, контролиращи добива на зърно в ориза.

Взети заедно, анализът на развитието на тези линии показва, че GL6 регулира положително дължината и теглото на зърното (фиг. 1). Wang et al. (2019) демонстрира, че дължината на зърното и впоследствие теглото на 1000 зърна са значително намалени, когато експресията на GL6 с пълна дължина е загубена в NIL-gl6. За разлика от това, допълването на NIL-gl6 с GL6 с пълна дължина от GLA4 спаси фенотипа, като линиите произвеждат дори по-дълги зърна, отколкото при родителския сорт от див тип GLA4. Увеличената дължина може да се дължи на увеличени клетъчни деления, водещи до повече клетки с подобен размер, или увеличено клетъчно удължаване, водещо до подобен брой по-дълги клетки, или комбинация от двете. Авторите установяват, че дължината на клетките във външната глуме не се различава значително между тестваните линии; линията на комплементация обаче има по-висок общ брой клетки от родителския сорт от див тип GLA4, който от своя страна има по-голям общ брой клетки от мутантните линии, в които липсва ген с пълна дължина GL6 (фиг. 1А).

транскрипция

GL6 регулира дължината на зърното чрез броя на клетките и влияе върху фенотипите на метлиците. Линиите A, NIL-gl6 имат по-къса дължина на зърната от родителския сорт GLA4 див тип (WT), докато допълнените линии имат увеличена дължина на зърното в сравнение с див тип GLA4. Дължината на епидермалната клетка не се различава между растителните линии; обаче по-дългите зърна имат повече клетки на зърно, както е посочено в белите контури. Б, Когато експресията на GL6 с пълна дължина се загуби в NIL-gl6 или чрез CRISPR мутация на гена, дължината на метлицата, броят на вторичните клонове и броят на класовете на метлица се увеличават, докато размерът на зърната и добивът на растение намаляват . (фигура 4А от Wang et al., 2019).

Както беше обсъдено по-рано, добивът зависи не само от теглото на зърното, но и от зърната на метлица и метлиците на растение. За много растителни видове е отбелязан компромис между теглото на зърното и броя на зърната (Sadras, 2007), а участието на сигнализирането на протеинкиназа, активирана от митоген, е свързано с координацията на броя и теглото на зърната в ориза (Guo et al., 2018). Докато GL6 регулира положително теглото на зърното, увеличената експресия също води до по-малко вторични клони и по-малко зърна на метлица (фиг. 1В). Броят на румпелите се е увеличил само в комплементарната линия, където експресията на GL6 е по-висока, отколкото при сорта GLA4. Като се има предвид значително по-високата експресия на GL6 в този ред, би било интересно да се проучи дали тук има причинно-следствена връзка. Освен това, GL6 може да намали активността на меристемата на съцветия, тъй като няколко гена, за които е известно, че забавят прехода от съцветие към меристема с колоски (Yoshida et al., 2013), са значително увеличени в NIL-gl6. Като цяло линиите с редукция или свръхекспресия на GL6 имат по-нисък добив от растенията от див тип, което показва, че GL6 може да бъде интересна цел за промяна на дължината на зърното и по този начин да задоволи предпочитанията на потребителите за по-дълги зърна само ако може да се избегне наказанието за добив.