Манипулирование РНК вдвое увеличивает урожай агрокультур — ученые
Манипулирование РНК может заставить растения давать значительно больший урожай, а также сильно повысить устойчивость агрокультур к засухе, заявили ученые из Чикагского университета, Пекинского университета и Университета Гуйчжоу, 22 июля сообщает информационный портал научных новостей Phys.org.
В первоначальных тестах добавление гена, кодирующего белок под названием FTO, к растениям риса и картофеля увеличивало их урожай на 50% в полевых испытаниях. Эти растения росли значительно больше, наращивали более развитые корневые системы и могли лучше переносить стресс от засухи. Анализ также показал, что у растений увеличилась скорость фотосинтеза.
«Изменения поистине впечатляющи», — заявил профессор химии, биохимии и молекулярной биологии Чуан Хэ из Чикагского университета, который вместе с профессором Гуйфан Цзя из Пекинского университета руководил исследованием.
Исследователи выразили надежду на потенциал этого прорыва, особенно перед лицом изменения климата и других нагрузок на системы сельскохозяйственных культур во всем мире.
«Это действительно дает возможность создания растений для потенциального улучшения экосистемы по мере глобального потепления, — сказал Хэ. — Мы используем растения для многих, многих вещей — от дерева, продуктов питания и лекарств до цветов и масла — и наше открытие предлагает способ увеличить запас материала, который мы можем получить от большинства растений».
В своем исследовании ученые сосредоточились на протеине под названием FTO — первом известном протеине, который стирает химические метки на РНК. Исследователи знали, что FTO воздействует на РНК, влияя на рост клеток у людей и животных, поэтому попытались внедрить этот ген в рисовые растения, а затем с изумлением наблюдали, к какому эффекту это привело. «Думаю, именно тогда мы все осознали, что делаем что-то особенное», — заявил Цзя.
В лабораторных условиях рисовые растения дали в три раза больше риса. В реальных полевых испытаниях растения выросли на 50% больше по массе и дали на 50% больше риса. У них отрастали более длинные корни, они более эффективно фотосинтезировали и лучше переносили стресс от засухи.
Ученые повторили эксперименты с растениями картофеля, которые относятся к совершенно другому семейству. Результаты были такими же. «Это предполагает степень универсальности, которая была чрезвычайно захватывающей», — сообщил ученый.
Дальнейшие эксперименты показали, что FTO начинал работать на ранних этапах развития растения, увеличивая общее количество производимой биомассы. Этот процесс включает использование гена FTO животного в растении. Ученые заявили, что как только станет полностью понятен изучаемый механизм роста, могут быть найдены альтернативные способы получить тот же эффект.
«Кажется, что у растений уже есть этот уровень регулирования, и всё, что мы сделали, — это подключились к нему, — сказал Хэ. — Так что следующим шагом будет открытие, как это сделать, используя существующую генетику растения».
Напомним, достижения в области редактирования генов агрокультур воспринимаются в научной среде неоднозначно. Одни ученые считают их прорывом и серьезным шагом на пути к победе в битве за продовольственную безопасность. Другие — критикуют такой подход, заявляя о его небезопасности и непредсказуемых последствиях для здоровья человека, употребляющего в пищу подобные продукты.
Так, российские ученые считают, что благодаря применению новых методов в селекции, можно максимально приспособить определенные сорта агрокультур под местные климатические условия, подняв, например, урожайность пшеницы на 60–80%. Причем сделать это можно, не вмешиваясь в природный геном и не наращивая масштабы использования различных пестицидов.
