Гены кукурузы помогут увеличить урожайность риса на десятки процентов
Европейские и австралийские биотехнологи впервые успешно внедрили в геном риса пять ключевых генов, отвечающих за функционирование высокоэффективной версии фотосинтеза, используемого в листьях кукурузы. Это открытие может привести к увеличению урожайности риса на десятки процентов, как сообщают ученые в статье, опубликованной в научном журнале Nature Plants. Об этом пишет сайт ТАСС.
По словам исследователей, большинство растений на планете применяет С3-фотосинтез для накопления энергии в углеводах, в то время как кукуруза и некоторые другие травянистые виды используют более эффективный C4-фотосинтез. В будущем внедрение связанной с этим цепочки ферментов в клетки риса может повысить его урожайность на 50% и более.
Группа исследователей из Австралии и Европы, возглавляемая Джоном Ланном, ведущим научным сотрудником Института молекулярной физиологии растений в Германии, поясняет, что на протяжении долгого времени все растения извлекали энергию из солнечного света, превращая молекулы углекислого газа в фосфороглицериновую кислоту, молекулу с тремя атомами углерода (C3).
Около 30 миллионов лет назад предки кукурузы и других травянистых растений перешли на более эффективный фотосинтез, при котором СО2 преобразуется в щавелевоуксусную кислоту, молекулу с четырьмя атомами углерода (C4). Ученые долгое время пытались внедрить эту форму фотосинтеза в различные культурные растения, однако ранее им удавалось заменить лишь часть ключевых ферментов, отвечающих за производство питательных веществ.
Биотехнологи разработали уникальный метод модификации генома риса, который позволил перенести в его ДНК все пять ключевых участков, необходимых для работы С4-фотосинтеза. Для этого им пришлось серьезно изменить один из генов, участок ZmNADP-ME, встроить его в геном экспериментального сорта риса и затем скрестить с другим растением, в чью ДНК были добавлены четыре других гена фотосинтеза.
Проведенные эксперименты показали, что новосозданные вариации риса эффективно преобразуют СО2 в щавелевоуксусную кислоту, что подтверждает работоспособность новой фотосинтезирующей цепочки. Хотя уровень активности пока значительно ниже, чем в клетках кукурузы, ученые уверены, что дальнейшие исследования помогут решить эту задачу и создать сорта риса с рекордной урожайностью.
