Китайцы вывели сорт риса, дающий на 40% больше урожая

Добавив в рис вторую копию одного из его генов, исследователям Академии сельскохозяйственных наук Китая удалось повысить урожайность растения на 40%. Внесенные генетические изменения позволили рису поглощать больше удобрений, ускорить фотосинтез и цветение. Подобная технология также может найти применение в пшенице и других сельскохозяйственных культурах.

Повышение урожайности выращиваемой культуры является весьма сложной задачей, учитывая огромное количество генов, участвующих в этом процессе. В течение многих лет ученые безуспешно пытались найти одиночные гены, влияющие на урожайность растения. В последние годы интерес сместился в сторону генов, контролирующих другие гены, а значит влияющих на такие аспекты, как получение питательных веществ из почвы, скорость фотосинтеза и передача ресурсов от листвы к семенам. Модифицирование одного такого гена-регулятора в кукурузе дало 10%-й прирост урожайности, что очень много по сравнению с 1%-ным приростом в случае с традиционной селекцией растений.

Чтобы найти другие кандидаты на повышение урожайности, группа исследователей, возглавляемая профессором Вэньбинем Чжоу (Wenbin Zhou), провела анализ 118 регуляторных генов риса и кукурузы. Ученые выявили 13 генов, которые активируются при нехватке азота в почве. Затем исследователи ввели дополнительную копию одного из этих генов, OsDREB1C, в подопытный сорт риса. Для чистоты эксперимента ученые отключили этот ген у других образцов растений. Опыты показали, что рис с отключенным геном показывал более слабый рост по сравнению с контрольными образцами, в то время как образцы, «усиленные» дополнительной копией гена, росли быстрее всего.

Изотопные индикаторы показали, что корневая система модифицированных растений активнее поглощала доступный азот. Модифицированный рис также имел примерно на треть больше хлоропластов и на 38% больше RuBisCO, ключевого фермента, участвующего в фотосинтезе. Полевые опыты в течение 2-3 лет показали устойчивый прирост урожайности. Опыты проводились в трех регионах Китая с климатом от умеренного до тропического.

Наконец, ученые модифицировали и популярный среди фермеров сорт риса, что и привело к упомянутому выше 40%-ному росту урожайности. Предварительные эксперименты также показали, что похожие эффекты наблюдаются и у пшеницы, если в последнюю добавить ген OsDREB1C. Между тем последний присутствует не только в рисе, но и в пшенице и целом ряде других культур. Так, прирост урожайности наблюдался и у столь хорошо изученной резуховидки (Arabidopsis). По мнению ученых, вместо создания трансгенных культур, которые зачастую запрещены законодательством, можно прибегнуть к редактированию собственных генов растения, что регулируется законом гораздо мягче. Еще одним преимуществом новой технологии является то, что более «голодные» до азота сорта будут улучшать экологию, предотвращая попадание излишков азотных удобрений в водоемы.

Источник: Science.org