Alexander Vitkovski (alev_biz) wrote,
Alexander Vitkovski
alev_biz

Создан устойчивый к болезням трансгенный рис

Грядущие проблемы с продовольствием давно волнуют мировое сообщество. Пока экологи просят постепенно сокращать поголовье скота и переходить на другие белковые продукты, а биологи трудятся над созданием еды будущего, генетики решают проблему по-своему. В частности, повышают устойчивость растений к различным негативным факторам.

Создан устойчивый к болезням трансгенный рис

Большие надежды в вопросе о том, как накормить голодающих, возлагаются на рис. Это одна из наиболее важных сельскохозяйственных культур в мире. Особенно большую популярность, как известно, рис имеет в Юго-Восточной Азии, где на него приходится до 76% калорий всего рациона местных жителей.



Чтобы повысить урожайность, учёные при помощи генной инженерии наделили этот злак устойчивостью к неблагоприятным климатическим и природным условиям, а также создали новые экспериментальные сорта.

Теперь же международная команда специалистов при помощи методов генной инженерии создала "суперрис", который способен бороться сразу с несколькими заболеваниями. Это актуально, поскольку болезни, вызванные бактериальными или грибковыми патогенами, могут привести к потере 80% урожая риса.

Американские учёные из университета Дьюка совместно с китайскими коллегами исследовали иммунные реакции растений и выявили компоненты, которые могут быть использованы для создания устойчивых к болезням культур. Правда, практическое применение этих компонентов способно привести к снижению урожайности, поэтому исследователями пришлось решать сразу несколько проблем.
"Иммунитет – это палка о двух концах, — говорит ведущий автор работы Синьнянь Дун (Xinnian Dong). – Часто существует компромисс между ростом и защитой, потому что защитные белки не только токсичны для патогенов, но и вредны для самих растений при избыточной экспрессии. Это серьёзная проблема в создании сельскохозяйственных культур, устойчивых к болезням, ведь конечной целью является защита урожая".

Растения не имеют кровотока для циркуляции иммунных клеток. Вместо этого они используют рецепторы снаружи своих клеток, чтобы идентифицировать молекулы, которые сигнализируют о вторжении микробов, и реагировать, выпуская множество противомикробных соединений. Идентификация генов, которые запускают этот иммунный ответ и делают его активнее, поможет в создании суперсильных растений, уверены специалисты.

Синьнянь Дун изучает один из этих генов в течение 20 лет. Он называется NPR1 и является главным регулятором защиты растений. Учёные, пытающиеся повысить устойчивость риса, пшеницы, яблонь, томатов и других культур, изучают NPR1 на примере резуховидки Таля (Arabidopsis thaliana) – модельного растения из семейства капустных.

Оказалось, что включение гена NPR1 работает не просто хорошо, а даже слишком: растения растут плохо, когда их собственная иммунная система перегружена. Это и есть палка о двух концах, о которой говорила Синьнянь Дун: при активации NPR1 растения более устойчивы к патогенам, однако практически не дают урожая.

Чтобы решить эту проблему, требуется найти так называемый контрольный переключатель, который позволил бы активировать иммунную реакцию только тогда, когда растение подвергается нападению, а в остальное время оно бы спокойно росло и давало урожай. Именно такой механизм стал открытием, которое поможет в будущем поднять урожай риса и других культур до небывалых показателей.

Изучая активирующий иммунную систему белок под названием TBF1 на примере резуховидки Таля, ботаники и генетики обнаружили сложную систему, которая вызывает быстрый иммунный ответ. Механизм его работы таков: готовые к отправке молекулы РНК, которые кодируют TBF1, быстро запускают синтез этого белка, а он включает мощную иммунную защиту. Фрагмент ДНК, который в ходе работы был назван "шкатулка TBF1", действует как контрольный переключатель для этого иммунного ответа растения. Поэтому учёным оставалось лишь скопировать эту "шкатулку TBF1" из генома резуховидки и вставить её рядом и перед геном NPR1 в геноме риса.

В результате рисовые растения оказались способны быстро "наращивать" активность иммунной системы при достаточно сильных атаках патогенов. В то же время, эти иммунные ответы были короткими и никак не повлияли на рост культуры.

В ходе тестов эксперты подвергли модифицированный рис воздействию различных болезней. Две из них вызываются бактериями (бактериальный ожог риса (Xanthomonas oryzae pv. oryzae) и бактериальная полосатость риса (Xanthomonas oryzae pv. oryzicola), а одна – патогенным грибом Magnaporthe oryzae. Поражение быстро распространилось по листьям контрольных растений, тогда как "суперрис" продемонстрировал высокую устойчивость к ним.

Авторы заключают, что результаты их работы имеют огромный потенциал для сельского хозяйства, ведь открытый механизм создания "суперрастений" не должен ограничиваться только рисом.

Полный текст исследования опубликован в журнале Nature.

Напомним, что ранее методы генного редактирования помогли учёным создать устойчивых к туберкулёзу коров.

Автор: Юлия Воробьёва





Ссылка на источник

Tags: ДНК, биология, генная инженерия, исследования, питание
Subscribe

Posts from This Journal “генная инженерия” Tag

Buy for 20 tokens
Глядя на своих детей, каждый из нас рад и спокоен, когда они здоровы, когда смеются, бегают, играют. Когда им не больно. Но есть те, кто видит боль своих детей каждый день, боится отвести глаза, чтобы не потерять своего ребенка, борется за его жизнь. Ирина и Николай Османовы просят Вас о…
  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

  • 1 comment