Селекционер работает над снижением токсичности алюминия для риса

Переход рисоводов с затопляемых полей на сухие для экономии воды и смягчения последствий изменения климата сталкивается с новой проблемой — токсичностью алюминия.

Алюминий, третий по распространённости элемент в почве, токсичен для растений в кислых условиях. Его вредное действие нивелируется на затопляемых чеках, но становится проблемой при новых методах возделывания.

Профессор-селекционер Корнеллского университета Сьюзан Маккауч работает над решением этой проблемы. Вместе с Леоном Кокианом из Исследовательского центра Роберта Холли (USDA) она выявила несколько перспективных сортов риса, толерантных к алюминию.

Ключевые открытия:

• Сорта группы japonica в два раза более толерантны к алюминию, чем широко распространённые по миру сорта группы indica.
• Механизмы толерантности различаются: одни сорта не пропускают алюминий в корни, другие поглощают его и детоксифицируют внутри клеток корня.

Сейчас Маккауч изучает, могут ли скрещивания между этими линиями привести к созданию новых сверхтолерантных сортов.

«В ближайшие годы нам нужно будет удвоить производство риса, используя меньше воды и ресурсов. Генетическая изменчивость будет ключом к достижению этой цели», — заявила Маккауч.

Исследование толерантности риса также может стать моделью для изучения токсичности алюминия у менее устойчивых культур, таких как кукуруза и пшеница. Токсичность алюминия является основным ограничивающим фактором для растениеводства примерно на 50% потенциально пахотных земель мира, включая 20% земель в Северной Америке.

Новые методы в селекции:

• Лаборатория Маккауч сочетает традиционные методы селекции с работой над древними культиварами и дикими штаммами риса.
• Применяются новейшие технологии геномного секвенирования и алгоритмы для определения локализации полезных признаков.
• В рамках исследования аспиранты Рэнди Кларк и Адам Фамосо создали новую систему 3D-визуализации и программного обеспечения для анализа всей корневой системы, а не только самого длинного корня.

«Генные банки по всему миру хранят семена тысяч сортов, которые никогда не использовались. Такая новая информация открывает огромные возможности», — отметила Маккауч.

Результаты работы были опубликованы в журналах PLoS Genetics и Plant Physiology и представлены на симпозиуме в Корнелле в апреле.