Генетическое редактирование снижает "меловидность" риса и повышает его устойчивость к жаре

Повышение глобальных температур ставит под угрозу качество и урожайность сельскохозяйственных культур, адаптированных к более низким температурам. Рис, в частности, страдает от высоких ночных температур в фазе созревания, что приводит к состоянию, известному как "меловидность" (chalkiness).

Меловидность возникает из-за менее компактной структуры зерна вследствие снижения концентрации крахмала. Это ухудшает выход продукции при помоле, кулинарные качества и рыночную стоимость риса.

Исследование, опубликованное в Plant Journal учёными из Университета Арканзаса и его Сельскохозяйственного подразделения (UADA), предлагает решение проблемы как генетической, так и вызванной жарой меловидности. В статье "Targeted mutagenesis of the vacuolar H⁺ translocating pyrophosphatase gene reduces grain chalkiness in rice" описано, как с помощью генного редактирования удалось снизить меловидность у сорта риса japonica.

Учёные нацелились на ген, кодирующий вакуолярную H⁺‑транслоцирующую пирофосфатазу (V-PPase) — фермент, способствующий повышению меловидности зерна. Используя технологию CRISPR-Cas9, команда снизила экспрессию V-PPase, отредактировав промоторный элемент, который контролирует уровень её производства.

В результате у мутировавших линий риса меловидность снизилась в 7–15 раз (в зависимости от штамма) с одновременным увеличением массы зерна. Эффект сохранялся даже в условиях повышенных ночных температур. Мутировавшие линии характеризовались более плотной упаковкой гранул крахмала и формированием прозрачного (в отличие от меловидного) зерна, что явно указывает на улучшение качества.

Метод оказался настолько новым, что первый автор статьи Питер Джеймс Икалия Ганн и соавтор Вибха Шривастава подали заявку на предварительный патент.

"Если мы хотим поддерживать жизнь на нашей планете, крайне важно находить решения проблем в наших продовольственных системах, которые возникают из-за роста средних температур. Мы были очень рады поделиться результатами, демонстрирующими, как редактирование генов риса позволяет улучшить качество зерна, которое остаётся стабильным даже в условиях теплового стресса", — отметил Ганн.