Новый рис противостоит засухе

Учёные из Центра устойчивых ресурсов RIKEN создали линии риса, устойчивые к засухе в реальных условиях. Исследование, опубликованное в Plant Biotechnology Journal, показывает, что трансгенный рис, модифицированный геном растения Arabidopsis, даёт больший урожай, чем немодифицированный, при стрессе, вызванном естественной засухой. Работа выполнена в сотрудничестве с Международным центром тропического сельского хозяйства (CIAT) в Колумбии и Японским международным научно-исследовательским центром сельскохозяйственных наук (JIRCAS).

Для борьбы с последствиями засухи учёные разработали трансгенные линии риса. Растения адаптируются к засухе, производя осмопротекторы — молекулы вроде растворимых сахаров, которые помогают удерживать воду в клетках. Фермент галактинолсинтаза (GolS) необходим для производства одного из таких сахаров — галактинола. Ранее было показано, что растения Arabidopsis экспрессируют ген AtGolS2 в ответ на засуху и засоление.

"Ген GolS2 из Arabidopsis был впервые идентифицирован в ходе фундаментальных исследований в RIKEN, — объясняет учёный RIKEN Фуминори Такахаши. — Используя его, мы смогли повысить устойчивость к засухе и увеличить урожайность риса в засушливых полевых условиях".

Для этого исследования были созданы несколько линий трансгенного бразильского и африканского риса, сверхэкспрессирующих этот ген. Их тестировали в различных условиях в разные годы.

Результаты оказались многообещающими:

1. В тепличных условиях модифицированный рис показал более высокий уровень галактинола.
2. В испытаниях на устойчивость к засухе на стадии роста проростков (в условиях искусственной засухи) трансгенные линии были выше и демонстрировали меньшее скручивание листьев — типичную реакцию на стресс.
3. В трёх полевых испытаниях в Колумбии на репродуктивной стадии трансгенные линии обоих видов риса показали более высокую урожайность, большую биомассу, меньшее скручивание листьев и лучшую фертильность. Наиболее перспективные линии имели больший относительный запас воды, эффективнее использовали свет для фотосинтеза и содержали больше хлорофилла.
4. В ходе трёхлетних испытаний в различных естественных условиях несколько трансгенных линий снова показали более высокую урожайность зерна как при умеренной, так и при сильной естественной засухе.

Основным барьером для коммерческой доступности является использование технологии генетической модификации (ГМ).

"Сейчас мы начали новый совместный проект, в котором создадим полезный рис без ГМ-технологии, — говорит Такахаши. — Для достижения цели может потребоваться 5–10 лет, но мы должны продолжать работу, поскольку засухи и изменение климата в будущем могут усилиться".