Новый метод повысит урожайность злаковых и биоэнергетических культур

Учёные под руководством Томаса Брутнелла, директора Института возобновляемого топлива в Центре наук о растениях Дональда Данфорта, разработали новый способ идентификации генов, важных для фотосинтеза у кукурузы и риса. Это помогает расставить приоритеты среди генов-кандидатов для улучшения сельхозкультур и раскрывает новые пути и информацию о том, как растения фиксируют углерод.

Исследование, опубликованное 12 октября 2014 года в Nature Biotechnology, также представило общедоступную математическую модель для работы с наборами данных, сравнивающими черты C4-фотосинтеза у растений вроде кукурузы с C3-фотосинтезом у растений вроде риса.

Почему это важно?

• C4-культуры (кукуруза, сорго, просо прутьевидное, сахарный тростник) лучше переносят засуху, жару, недостаток азота и CO₂, чем C3-культуры (рис, пшеница, ячмень, овёс).
• Это связано с их способностью эффективно использовать CO₂ и воду для производства углеводов (пища) и полисахаридов клеточной стенки (сырьё для биотоплива нового поколения).

Цели и перспективы

• Основная цель: понять сложные сетевые взаимодействия у злаков, чтобы встроить C4-признаки в C3-травы, что повысит доступность пищи и топлива.
• Разработанные технологии можно применить для поиска регуляторных генов, влияющих не только на фотосинтез, но и на эффективность использования азота и фосфора, а также на устойчивость к жаре и засухе.
• Исследования на модельных C4-травах направлены на улучшение качества, урожайности и биомассы биоэнергетических культур (мискантус, просо прутьевидное), что также применимо к основным зерновым культурам для продовольственной безопасности.

Технологическая основа

Учёные Центра Данфорта (Тодд Моклер, Даг Брайант) разработали алгоритмы и технологии для лучшего понимания важных генов и геномов различных значимых культур с использованием модельных растений. Как отмечает Моклер, «регуляторные гены, влияющие на фотосинтез, критически важны для повышения роста и урожайности, а также для улучшения захвата углерода как в пищевых, так и в биоэнергетических культурах».