Изучение роли яровизации в переходе к цветению у нута

Время цветения является важнейшим агрономическим признаком, используемым в селекции и определяющим урожайность. Известно, что яровизация, или долговременное воздействие холода, существенно ускоряет зацветание и увеличивает урожаи многих культур. Дикие виды бобовых умеренного климата чувствительны к яровизации, однако доместикация привела к выведению быстрозацветающих сортов, утративших ответ на яровизацию. Это привело к сужению климатических зон возделывания культур и утрате генетического разнообразия, являющегося необходимым инструментом селекции. В настоящее время активно внедряется расширение генетического разнообразия современных сортов бобовых за счет введения генов и аллелей от диких видов, отвечающих, в частности, за реакцию на яровизацию. Этот процесс требует детального понимания соответствующих молекулярно- генетических механизмов. Однако о молекулярных механизмах яровизации у бобовых известно очень мало. В этом Проекте мы впервые планируем изучить влияние яровизации на зацветание одной из важнейших зернобобовых культур – нута, применив оригинальный подход, объединяющий эксперимент и математическое моделирование. Исследование является полностью новым, на сегодняшний день нет опубликованных данных о молекулярных механизмах ответа на яровизацию у этой культуры. Дикие генотипы нута чувствительны к яровизации, однако было выявлено, что культурный нут также не полностью утратил эту чувствительность. Показано, что в отличие от раннецветущих, более поздние сорта нута демонстрируют ускорение зацветания в ответ на яровизацию. В ходе Проекта мы собираемся изучить действие яровизации на сеть основных генов зацветания у дикого и культурного нута. Эта сеть хорошо изучена у модельного организма Arabidopsis thaliana и является эволюционно консервативной. Основным сигналом к зацветанию служит продукт гена FT (FLOWERING LOCUS T). Многочисленные исследования указывают на то, что гены FT являются главными мишенями действия яровизации у растений. У нута, в отличие от Arabidopsis, как гены FT, так и антагонисты зацветания, гены TFL1, представлены семействами из пяти генов, что сильно усложняет понимание регуляторных взаимодействий. Неизвестно, какие представители семейств FT и TFL1 нута задействованы в реакции на яровизацию, а какие – нет. Основной задачей Проекта является изучение механизмов ответа генов FT нута на яровизацию и дальнейшей передачи стимулирующего сигнала в генной сети, контролирующей переход к цветению. В ходе Проекта мы получим информацию о влиянии яровизации на динамику экспрессии 12-ти генов цветения у дикого и культурного нута. Для расшифровки регуляторных механизмов в этой сложной сети мы создадим математическую модель, позволяющую делать выводы о регуляторных взаимодействиях на основе данных по экспрессии генов. Полученные в ходе Проекта результаты позволят усовершенствовать существующие представления о молекулярных механизмах ответа на яровизацию у бобовых.