Растения могут быть генетически изменены, чтобы противостоять разрушительным последствиям болезней, что значительно сокращает потери урожая во всем мире, согласно новому исследованию в области синтетической биологии, проведенному Уорикским университетом.
Под руководством профессора Деклана Бейтса из Уорикского центра интегративной синтетической биологии (WISB) и профессора Кэтрин Денби из Йоркского университета, которая также является ассоциированным членом WISB, исследователи разработали систему генетического контроля, которая позволит растениям усилить их защитную реакцию против смертельных патогенов, чтобы они могли оставаться здоровыми и продуктивными.
Когда патогены нападают на культурные растения, они получают энергию и питательные вещества от растения, но также нацелены на иммунный ответ растения, ослабляя защиту и делая растения более уязвимыми.
Основываясь на экспериментальных данных, полученных профессором Денби, группа профессора Бейтса смоделировала атаку патогенов на растениях арабидопсиса и смоделировала способ перестройки генной сети растений, создав защитную систему контроля с обратной связью для борьбы с болезнью, которая работает почти так же, как автопилот самолета.
Подобно тому, как система управления автопилотом самолета выявляет помехи, такие как порывы ветра или турбулентность, и действует, чтобы отклонить их, эта новая система управления растениями обнаруживает атаку патогенов и предотвращает ослабление патогенами защитной реакции растений.
Этот метод может сделать сельскохозяйственные культуры более устойчивыми к болезням, помогая уменьшить потери урожая во всем мире. Поскольку система может быть реализована путем перестройки естественных защитных механизмов растений, нет необходимости добавлять какие-либо внешние генетические схемы.
Деклан Бейтс, профессор биоинженерии Инженерной школы Университета Уорика, прокомментировал:
Болезни, засуха и экстремальные температуры приводят к значительным потерям урожая сельскохозяйственных культур по всему миру, угрожая мировой продовольственной безопасности. Поэтому крайне важно изучить новые способы выращивания культур, устойчивых к атакам патогенов и способных поддерживать урожайность. в сложных условиях. Это исследование показывает огромный потенциал использования контроля с обратной связью для усиления естественных защитных механизмов растений».
Кэтрин Денби, профессор устойчивого растениеводства и директор программы N8 AgriFood Resilience Program в Йоркском университете, прокомментировала:
Сведение к минимуму потерь урожая, очевидно, является важной частью создания более устойчивой продовольственной системы. Здесь интересно применить инженерные принципы к биологии растений, чтобы предсказать, как изменить регуляцию генов растений для повышения устойчивости к болезням. Мы используем перепрошивку существующих генов в растении, чтобы предотвратить манипуляции патогенами».
Следующими шагами исследования будет перенос теории в лабораторию и экспериментальное внедрение системы управления защитной обратной связью в растениях.