Ген NRAT1 повышает устойчивость риса к токсичному алюминию
До 40% потенциально пахотных земель в мире непригодны из-за токсичности алюминия. Учёные из Корнеллского университета обнаружили, что ген NRAT1 и вырабатываемый им транспортный белок играют ключевую роль в устойчивости риса к токсичному металлу в кислых почвах.
В кислых почвах ион Al3+ токсичен для корней растений и сильно снижает урожайность. Рис является наиболее устойчивой к алюминию зерновой культурой.
Исследование, опубликованное в Proceedings of the National Academies of Sciences 11 апреля, показало, что белок NRAT1 перемещает алюминий от клеточных стенок корня, где он создаёт проблемы, внутрь клетки. Там металл изолируется в вакуоли, где не может нанести вред.
Учёные секвенировали ген NRAT1 у 24 генетически различных линий риса. Они выявили устойчивые и чувствительные к алюминию версии гена. Ключевые различия в последовательности ДНК привели к тому, что устойчивый белок NRAT1 эффективно транспортировал ионы алюминия, предотвращая повреждение клеточной стенки в кончике корня. Также у устойчивых линий была выше экспрессия этого гена.
Когда исследователи вставили обе версии гена NRAT1 в геном растений Arabidopsis, обе (особенно устойчивая версия) значительно повысили их толерантность к алюминию.
«Это исследование открывает двери для использования NRAT1 для повышения устойчивости к алюминию у других зерновых культур», — сказал Леон Кохьян, старший автор статьи. «У нас есть потенциал для значительного повышения устойчивости сельскохозяйственных культур к кислым почвам».
Это может быть достигнуто путём активации родственных генов в других культурах или с помощью биотехнологий для внедрения рисового гена NRAT1.