Учёные нашли ключевой ген для создания лучших сельскохозяйственных культур

Учёные из Национальной лаборатории Ок-Ридж Министерства энергетики США обнаружили конкретный ген, контролирующий важный симбиоз растений с почвенными грибами, и успешно создали этот симбиоз у растения, которое обычно ему сопротивляется.

Открытие может привести к созданию биоэнергетических и пищевых культур, устойчивых к суровым условиям, патогенам и вредителям, требующих меньше химических удобрений и дающих больший урожай.

Суть открытия

• Учёные идентифицировали ген, кодирующий рецепторный белок PtLecRLK1, который контролирует формирование микоризного симбиоза между растениями (например, тополем Populus) и грибом Laccaria bicolor (L. bicolor).
• Гриб образует оболочку вокруг корней растения, что значительно увеличивает поглощение питательных веществ и позволяет растениям "общаться", предупреждая о патогенах. Взамен растение снабжает гриб углеродом.
• Симбиоз с микоризными грибами имеют около 80% видов растений.

Экспериментальное подтверждение

• Исследователи взяли растение Arabidopsis, которое обычно не взаимодействует с L. bicolor, и создали его генетически модифицированную версию, экспрессирующую белок PtLecRLK1.
• После инокуляции грибом L. bicolor полностью обволок кончики корней растения, сформировав характерную симбиотическую оболочку.
• "Мы показали, что можем превратить не-хозяина в хозяина этого симбионта... Удивительно, но для этого нужен всего один ген", — отметил генетик Веллингтон Мучеро.

Значение и перспективы

• Понимание молекулярного механизма симбиоза позволит целенаправленно улучшать растения: повышать устойчивость к засухе и патогенам, улучшать усвоение азота и питательных веществ.
• Это открывает возможности для создания устойчивых культур для маргинальных земель, не пригодных для обычного сельского хозяйства.
• "Мы могли бы задействовать от 20 до 40 миллионов акров маргинальных земель под выносливые биоэнергетические культуры", — заявил директор Центра биоэнергетических инноваций (CBI) Джерри Тускан.

Исследование, опубликованное в Nature Plants, стало результатом 10 лет работы с использованием передовых методов геномного секвенирования, количественной генетики, высокопроизводительных вычислений и экспериментальной биологии.