Ученые из Центра исследования устойчивых ресурсов RIKEN (CSRS) вывели сорта риса, устойчивые к засухе в реальных условиях. Исследование, опубликованное в журнале Plant Biotechnology Journal, сообщает, что трансгенный рис, модифицированный геном растения арабидопсис, дает больше риса, чем немодифицированный рис, когда подвергается стрессу, вызванному естественной засухой. Исследование проводилось в сотрудничестве с исследователями из Международного центра тропического сельского хозяйства (CIAT) в Колумбии и Японского международного исследовательского центра сельскохозяйственных наук (JIRCAS) в Японии.
По мере того, как количество риса, необходимого для того, чтобы прокормить население планеты, увеличивается, последствия сокращения урожая, связанного с засухой, становятся все более серьезными. Ученые RIKEN и их сотрудники решили эту проблему, выведя трансгенные сорта риса, более устойчивые к засухе.
Обычно растения адаптируются к стрессу, связанному с засухой, вырабатывая осмопротекторы - молекулы, такие как растворимые сахара, которые помогают предотвратить выход воды из клеток. Галактинолсинтаза (GolS) - это фермент, необходимый для производства одного из этих важных сахаров, называемого галактинолом. В предыдущей работе ученые RIKEN показали, что растения арабидопсиса экспрессируют ген AtGolS2 в ответ на засуху и засоление.
«Ген GolS2 арабидопсиса был впервые идентифицирован в ходе фундаментальных исследований RIKEN», - объясняет ученый RIKEN Фуминори Такахаши. «С его помощью мы смогли повысить устойчивость к стрессу, связанному с засухой, и увеличить урожайность зерна риса в условиях засушливого поля. Это один из лучших образцовых случаев, когда базовые исследовательские знания были успешно применены для поиска решения проблемы, связанной с питанием».
Для этого исследования они создали несколько линий трансгенного бразильского и африканского риса, которые сверхэкспрессируют этот ген, и вместе со своими сотрудниками CIAT и JIRCAS проверили, насколько хорошо рис растет в разных условиях в разные годы.
Результаты были очень многообещающими. Во-первых, они выращивали разные линии риса в тепличных условиях и показали, что модифицированный бразильский и африканский рис действительно показывают более высокие уровни галактинола, чем немодифицированный контрольный рис. Затем они проверили устойчивость к засухе в период роста рассады, поскольку этот период часто совпадает с сезонной засухой. Чтобы точно контролировать эту часть эксперимента, он был проведен в укрытии от дождя, что позволило им искусственно создать засушливые условия. Через три недели модифицированные штаммы выросли выше и показали меньшее скручивание листьев, что является обычной реакцией на стресс, вызванный засухой.
Засухоустойчивость была затем подтверждена на репродуктивной стадии в трех полевых испытаниях в Колумбии. Эти испытания проводились в разное время года и в разных местах. Тем не менее, трансгенные линии обоих видов риса показали более высокую урожайность, большую биомассу, меньшее скручивание листьев и большую плодовитость, чем немодифицированный рис. Более тщательное изучение показало, что пять наиболее многообещающих штаммов имели большее относительное содержание воды в условиях засухи, а также использовали больше света для фотосинтеза и содержали больше хлорофилла..
Наконец, они протестировали трансгенный рис в течение трех лет в различных природных условиях. Опять же, несколько трансгенных штаммов продемонстрировали более высокую урожайность зерна в условиях умеренной и сильной естественной засухи.
Когда мы сможем увидеть этот полезный рис на рынке? По словам Такахаши, самым большим препятствием для коммерческой доступности является то, что они использовали генетически модифицированную (ГМ) технологию для создания трансгенного риса GolS2.«Теперь мы начали наш следующий совместный проект, в рамках которого мы будем производить полезный рис без использования ГМ-технологий. Для достижения нашей цели может потребоваться 5-10 лет, но мы должны продолжать двигаться вперед, потому что засухи и изменение климата могут усугубиться в ближайшие годы. будущее."