Европейские и австралийские биотехнологи впервые успешно встроили в геном риса пять ключевых генов, отвечающих за работу высокоэффективной версии фотосинтеза в клетках листьев кукурузы. Это позволит повысить урожайность данного злака на десятки процентов, пишут ученые в статье, опубликованной в научном журнале Nature Plants.

"Большинство земных растений использует С3-фотосинтез для запасания энергии в углеводах, тогда как кукуруза и некоторые другие травянистые растения применяют для этого более выгодный C4-фотосинтез. В перспективе, добавление связанной с ним цепочки ферментов в клетки риса позволит повысить его урожайность на 50% и более", - говорится в исследовании.

Как объясняют авторы этой разработки, группа австралийских и европейских исследователей под руководством ведущего научного сотрудника Института молекулярной физиологии растений (Германия) Джона Ланна, долгое время все растения на Земле извлекали энергию из солнечного света, преобразуя молекулы углекислого газа в фосфороглицериновую кислоту, молекулу из трех атомов углерода (C3).

Примерно 30 млн лет назад предки кукурузы, сахарного тростника и других травянистых растений перешли на более эффективную форму фотосинтеза, в рамках которой СО2 преобразуется в щавелевоуксусную кислоту, молекулу из четырех атомов углерода (C4). Ученые давно пытаются "встроить" эту форму фотосинтеза в многие культурные растения, однако в прошлом им удавалось заменить лишь часть ключевых ферментов, отвечающих за всю цепочку производства нутриентов.

Биотехнологи из Европы и Австралии разработали особый подход по модификации генома риса, который позволил им перенести в его ДНК все пять ключевых участков, отвечающих за работу С4-фотосинтеза в клетках кукурузы. Для этого ученым пришлось серьезно модифицировать один из этих генов, участок ZmNADP-ME, встроить его в геном экспериментального сорта риса и затем скрестить его с еще одним растением, в чью ДНК были встроены четыре других гена фотосинтеза.

Последующие опыты показали, что созданные ученые вариации риса активно преобразовали СО2 в щавелевоуксусную кислоту, что подтвердило работоспособность новой фотосинтезирующей цепочки. Пока уровень ее активности в несколько раз ниже, чем в клетках листьев кукурузы, однако ученые уверены в том, что дальнейшие опыты помогут им решить эту проблему и создать первые сорта риса с рекордно высокой урожайностью.

Источник: https://tass.ru

Ранее по теме:

Редактирование генома пшеницы снижает содержание аспарагина без потери урожайности