Идентифицирован ген риса, обеспечивающий устойчивость к β-трикетонным гербицидам

Геномы рода Oryza хорошо изучены. Генетическое разнообразие риса позволяет выявлять полезные гены для селекции.

Для крупномасштабного земледелия критически важна борьба с сорняками с помощью гербицидов. Однако длительное использование одних и тех же препаратов приводит к появлению устойчивых сорняков. Решением может стать разработка новых комбинаций гербицидов и генов устойчивости к ним.

Несколько лет назад в Японии были выявлены сорта риса, чувствительные к гербициду бензобициклону (BBC) — β-трикетону, который является мощным ингибитором фермента 4-гидроксифенилпируватдиоксигеназы (HPPD). Исследователи из Университета Сайтамы начали работу по поиску гена, обеспечивающего устойчивость к BBC.

Методом позиционного клонирования был идентифицирован ген, названный HIS1 (HPPD INHIBITOR SENSITIVE 1). Анализ показал, что нефункциональный аллель his1 был унаследован чувствительными к BBC сортами от разновидности риса indica. Поиск в геномных базах данных выявил консервативность и диверсификацию множества генов HIS1-LIKE (HSL) в царстве растений, что указывает на их важную биологическую роль.

Экспрессия гена HIS1 в Arabidopsis придала устойчивость не только к BBC, но и к четырём другим β-трикетонным гербицидам. Экспрессия рисового гена HSL1 обеспечила устойчивость только к тефурилтриону.

Белок HIS1 принадлежит к новому классу Fe(II)/2-оксоглутарат-зависимых оксигеназ. Исследователи установили, что он детоксифицирует BBC и другие β-трикетонные гербициды, катализируя их монооксигенацию.

Таким образом, идентифицирован новый ген риса, обеспечивающий устойчивость к нескольким гербицидам. Его ортологи широко представлены у важных сельскохозяйственных культур. Эти природные гены являются ценным инструментом для селекции новых устойчивых сортов.