Трансгенный рис станет устойчив к вредителям без ущерба урожайности

Китайские ученые предложили механизм, позволяющий эпигенетически регулировать баланс между устойчивостью к заболеванию и урожайностью в трансгенном рисе. Статья опубликована в журнале Science.

Генетические модификации сельскохозяйственных культур чаще всего используются для придания им устойчивости к насекомым-вредителям или гербицидам, уничтожающим сорняки. Однако внесение большого количества копий генов устойчивости в геном растений часто снижает их урожайность. Снижение же количества копий, в свою очередь, уменьшает устойчивость. Авторы новой статьи описали ранее неизвестный молекулярный механизм, обеспечивающий устойчивость одному из сортов трансгенного риса при сохранении высокой урожайности. В перспективе этот механизм можно будет использовать для создания других сортов трансгенных растений, имеющих устойчивость к заболевании при сохранении высокой урожайности.

В исследовании использовался трансгенный рис Gumei 4 (GM4), устойчивый к пирикуляриозу риса — одной из самых опасных болезней риса, которая вызывается грибами Pyricularia oryzae. В отличие от многих других трансгенных разновидностей риса, GM4 также сохраняет высокую урожайность. Устойчивость к заболеванию обеспечивается встроенным в геном риса локусом Pigm. Однако генный состав этого локуса до сих пор оставался неизвестным.

Авторы показали, что локус Pigm представляет собой кластер генов, кодирующих нуклеотид-связывающие рецепторы, которые обеспечивают устойчивость к заражению грибом. Кластер содержит два конкурирующих типа генов: PigmR обеспечивают собственно устойчивость, а PigmS препятствует активации PigmR, тем самым подавляя устойчивость. При этом PigmR вызывает уменьшение размеров зерен, а PigmS, напротив, повышает урожайность. Конкурентное взаимодействие этих двух генов, таким образом, обеспечивает баланс между устойчивостью к пирикуляриозу и высокой урожайностью.

При этом экспрессия PigmS, как оказалось, регулируется эпигенетически, за счет метилирования тандемных транспозонов MITE в промоторной области. Это позволило авторам предложить механизм регуляции экспрессии PigmS: стимулируя или подавляя метилирование MITE, можно таким образом регулировать антагонистическое взаимодействие PigmR и PigmS, повышая или понижая устойчивость к пирикуляриозу и урожайность.

Недавно японские биологи получили трансгенный рис, в зернах которого запасается на 20 процентов меньше фосфатных соединений, чем в обычных растениях. Выращивание этого риса позволит уменьшить использование удобрений и, одновременно, улучшить усвояемость полезных веществ.

Весной 2016 года в США был опубликован официальный доклад посвященный генетически модифицированным (ГМ) сельскохозяйственным культурам. Его авторы проанализировали более 900 научных исследований и пришли к выводу, что ГМ-культуры не только не вредны, но могут быть полезны для человека. Месяцем позже Госдума России приняла закон о запрете выращивания и разведения в стране ГМ-организмов. Исключение сделано только для научных экспериментов.

Софья Долотовская