Апрель 2024

Международный коллектив генетиков вывел новый сорт риса, способный расти в почве с низким содержанием фосфора и не нуждающийся в удобрениях, добавив в его ДНК ген PSTOL1, который первые культурные предки риса «потеряли» в ходе окультуривания, сообщает РИА «Новости» со ссылкой на публикацию в журнале Nature

Фосфор является критически важным микроэлементом для нормального развития и размножения растений и животных. Как правило, в почве содержится намного меньше азота и фосфора, чем их требуется для максимально быстрого роста сельскохозяйственных культур, в связи с чем их приходится постоянно удобрять. Излишки этих удобрений попадают вместе с водой рек в прибрежные морские воды, где они часто вызывают цветение водорослей и закисление вод.

Группа биологов под руководством Зигрида Хойера из Международного института исследования риса в Маниле (Филиппины) сравнивала генетические различия между культурными сортами риса (Oryza sativa) и их полудикими предками, произрастающими на территории Индии.

Хойер и его коллеги уже 15 лет изучают индийские разновидности риса из так называемой группы «aus», выведенные и растущие в тех районах Индии, где почва особенно бедна микроэлементами. На протяжении этого времени ученые собирали семена риса, извлекали из них ДНК и сравнивали их геномы с ДНК культурных сортов Oryza sativa.

В ходе этих поисков биологи натолкнулись на сорт «Касалат» (Kasalath), заметно превосходивший по своим качествам другие виды риса при высаживании в почву, крайне бедную фосфором. Авторы статьи проанализировали геном Касалата и выделили те участки, которые отличали его от других сортов группы «aus».

Как отмечают исследователи, эффективность поглощения фосфора из почвы и его использования в жизнедеятельности зависит от множества клеточных процессов в корнях и других частях стебля. По этой причине Хойеру и его коллегам пришлось изучить десятки генов в достаточно большом «куске» двенадцатой хромосомы риса, связанном с утилизацией фосфора в клетках растения.

Биологам удалось выделить нужные участки, сравнив геном Касалата с виртуальной ДНК классического культурного риса сорта Nipponbare. Выделенный ген получил кодовое наименование PSTOL1. Данный участок хромосомы отвечает за работу фермента, который стимулирует рост корней риса и тем самым помогает ему справляться с недостатком микроэлементов.

Ученые попытались воспользоваться своим открытием, вставив несколько «лишних» копий этого участка ДНК в геном культурного риса. Как и ожидалось, новый сорт Oryza sativa лучше переносил недостаток фосфора в почве и был способен производить урожай даже при очень низкой концентрации этого вещества.

Хойер и его коллеги полагают, что их открытие поможет вывести новые сорта риса, способные расти на малоплодородных почвах в развивающихся странах. Такие разновидности Oryza sativa сократят расходы на удобрения и снизят степень загрязнения почвы и воды компонентами азотистых и фосфорных смесей.