Считается, что около 20% орошаемых земель в мире содержат повышенную концентрацию соли, и почва продолжает становиться более соленой по мере потепления климата. Сельскохозяйственное производство сильно страдает от засоления почвы; солевой стресс снижает рост и урожайность большинства растений, что приводит к ежегодной потере урожая на миллиарды долларов. Рис - основной продукт питания более половины населения мира - особенно чувствителен к засоленной почве, причем даже умеренное содержание соли приводит к значительным потерям урожая. Таким образом, существует острая необходимость в разработке сортов риса, способных выдерживать соленые условия.
Группа ученых под руководством Цзянь-Чжун Линь и Сюань-Мин Лю из Хунаньского университета в Чанше, Китай, недавно определила ген, который способствует устойчивости риса к солевому стрессу. Ген, который они назвали STRK1 (цитоплазматическая киназа 1, подобная рецептору солеустойчивости), активировался в условиях солевого стресса. Исследователи создали два набора трансгенных растений, в одном из которых STRK1 экспрессировался на высоком уровне, а в другом экспрессия была значительно снижена. В обычных условиях роста обе группы трансгенных растений выглядели нормально. Однако при заражении солью трансгенные растения с повышенной экспрессией STRK1 были зеленее и крупнее, чем нетрансгенные контрольные растения, а растения с пониженным уровнем экспрессии STRK1 были меньше и темнее, чем контрольные растения.
Затем команда изучила влияние STRK1 на урожайность. «Примечательно, что сверхэкспрессия STRK1 в рисе не только улучшала рост, но и заметно ограничивала потерю урожая зерна в условиях солевого стресса», - сказал Цзянь-Чжун Линь.
Затем команда ученых обратила свое внимание на расшифровку механизма, с помощью которого STRK1 повышает толерантность растения к соли. Солевой стресс вызывает производство потенциально вредных активных форм кислорода, таких как перекись водорода, в растительных клетках. Группа обнаружила, что STRK1 (белок, кодируемый STRK1) взаимодействует и активирует белок CatC, принадлежащий к семейству белков, разлагающих перекись водорода на воду и кислород. Таким образом, STRK1 повышает устойчивость растений к солевому стрессу, контролируя уровень перекиси водорода и тем самым сводя к минимуму ущерб, вызванный накоплением активных форм кислорода..
Эти захватывающие результаты приближают научное сообщество к разработке растений риса, которые процветают в соленой почве. «Производительности сельского хозяйства все больше угрожает засоление орошаемых сельскохозяйственных угодий… Наша работа показывает, что STRK1 является многообещающим геном-кандидатом для защиты урожайности сельскохозяйственных культур, подвергающихся солевому стрессу», - заявил Сюань-Мин Лю.