Растения, которые одновременно растут и защищаются

Исследователи из Университета штата Мичиган впервые создали генетически модифицированное растение, способное одновременно быстро расти и эффективно защищаться от насекомых, что нарушает классическую парадигму «компромисса роста и защиты».

Нарушение парадигмы

В природе и сельском хозяйстве растения, как правило, вынуждены выбирать: либо тратить энергию на рост и конкуренцию за свет (например, при затенении соседями — реакция избегания тени), либо на защиту от вредителей и болезней. Это явление известно как «компромисс роста и защиты».

Команда под руководством Грегга Хау, профессора биохимии и молекулярной биологии, смогла «нарушить» этот компромисс у растения Arabidopsis (родственника горчицы). Учёные «выключили» в растении одновременно репрессор гормона защиты и световой рецептор. В результате растение не демонстрировало энергетического компромисса и могло делать и то, и другое.

«Мы создали генетическую комбинацию, которую никто раньше не делал... Мы получили неожиданный результат», — сказал Грегг Хау.

Практическое значение для сельского хозяйства

Это открытие может иметь серьёзные практические последствия:

• Повышение урожайности: Один из способов увеличить урожай — повысить плотность посевов. Однако при этом культуры (кукуруза, соя) начинают конкурировать за свет, что ослабляет их защиту и делает уязвимыми для вредителей, требуя применения пестицидов.
• Потенциал для селекции: Если результат удастся повторить на сельскохозяйственных культурах, можно будет создавать сорта, устойчивые к вредителям даже при высокой плотности посадки, что снизит зависимость от пестицидов.
• Решение продовольственной проблемы: К 2050 году население планеты достигнет 9 миллиардов, и производство продуктов питания необходимо увеличить на 70–100%. Новый подход может помочь в решении этой задачи.

«Если мы сможем создать лучшие растения кукурузы, их можно будет сажать плотнее, и они будут хорошо защищены всё время без пестицидов», — отметил Хау.

Будущие шаги

Ключевой следующий этап исследования — попытка воспроизвести полученные результаты на сельскохозяйственных культурах. Учёные уверены в перспективности подхода, поскольку гормональные и светочувствительные пути, которые они модифицировали, присутствуют у всех основных культур.

Исследование, частично финансируемое Министерством энергетики США, выявило ранее неизвестную связь между сигнальными путями защиты и света у растений.