Генетики втрое увеличили урожайность риса и картофеля с помощью простой модификации генов
Генная инженерия – один из наиболее перспективных способов борьбы с возможным дефицитом продуктов питания в условиях глобальных изменений климата
На самом базовом уровне команда внедрила единственный ген под названием FTO в растения картофеля и риса. В результате получились культуры, которые были гораздо более эффективными фотосинтезаторами, то есть росли намного больше и давали гораздо более высокие урожаи. Их показатели выросли в три раза в лабораторных условиях и дали на 50% больше урожая при высадке в поле. У них также выросли более длинные корневые системы, которые помогли им лучше переносить засуху.
«Перемена действительно ощутимая», — признался Чуан Хе, один из авторов исследования. «Более того, наш подход работал почти со всеми типами растений, над которыми мы ставили эксперименты, технически это очень простая модификация».
Команда обнаружила, что белок FTO, кодируемый одноименным геном, стирает химические маркеры на РНК, которые, в свою очередь, могут регулировать экспрессию ДНК. В случае этих растений удаление этих маркеров РНК понижает сигналы, которые замедляют их рост, прямо еще на ранней стадии их развития. Таким образом, модифицированные растения производят гораздо больше РНК, а потому растет и биомасса.
В нынешней форме процесс включает в себя встраивание гена FTO животного в растение. Но будущие версии могут обойти этот шаг, чтобы избежать неоднозначного «ярлыка ГМО», говорят ученые.
«Это совершенно новый подход, который может отличаться от редактирования генов ГМО и CRISPR. Новый метод позволяет нам "щелкнуть выключателем" в растениях на ранней стадии развития, что продолжает влиять на производство продуктов питания даже после того, как мы уберем этот выключатель», — пояснил Хе. «Кажется, что у растений уже есть этот уровень регулирования, и все, что мы сделали, — это подключились к нему. Так что следующим шагом будет понимание того, как добиться тех же результатов, используя существующую генетику растения и не прибегая к генам животных».
Важно отметить, что этот метод дал одинаковые результаты как для риса, так и для картофеля, которые не имеют особого родства. Это говорит о том, что он может работать на широком спектре растений, повышая их устойчивость к изменению климата.