Если позволить генетикам вмешаться в наследственную информацию китайского сорта риса — добавить в геном копию уже имеющегося в нем гена, то урожай увеличится на 40%. Растение будет использовать больше питательных веществ, быстрее пойдет фотосинтез, и оно раньше зацветет.
Фото: Валерий Мельников, Коммерсантъ
Фото: Валерий Мельников, Коммерсантъ
Долгие годы биотехнологи безуспешно пытались выявить отдельные гены, отвечающие за урожайность. Убедившись в том, что это тупиковый путь, они переключились на гены, контролирующие работу других генов, иначе говоря, стали надеяться одним генетическим изменением повлиять на многие аспекты физиологии растения: извлечение питательных веществ из почвы, скорость фотосинтеза, движение органики от листьев к семенам и т. д. Это направление работы на кукурузе дало прекрасный результат: урожайность выросла на 10%, в то время как методами селекции удавалось повысить ее всего на 1%.
Перспективный метод побудил ученых искать среди генов других подобных кандидатов. Команда ботаника Чжоу Вэньбиня из Китайской академии сельскохозяйственных наук (CAAS) проверила 118 регуляторных генов риса и кукурузы. Эти гены кодируют белки, называемые транскрипционными факторами, они играют важную роль в фотосинтезе. Проверка велась остроумным способом: известно, что, когда растение высажено на бедную азотом почву, включаются гены, улучшающие усвоение азота, и надо только установить связь между этими генами и регуляторными. Дальше логика проста: если становится известно, какой ген за это отвечает, можно попробовать подтолкнуть его к работе и в условиях богатой азотом почвы, что, очевидно, увеличит урожайность.
Чжоу и его сотрудники выявили 13 генов, которые включались, когда рис рос в бедной азотом почве; пять привели к четырех- и более кратному увеличению поглощения азота. А дальше китайские ученые решили удвоить один из этих генов (называется OsDREB1C) в одной группе растений и выключить его в контрольной группе. Выяснилось, что без этого гена рис рос плохо, а с удвоенным геном рос существенно быстрее и выпускал более длинные корни. Рис с дублированным геном поглощал заметно больше азота и быстрее доставлял его к побегам. У генно-модифицированного риса также улучшились фотосинтетические способности, потому что в его клетках содержалось на треть больше хлоропластов, органелл, отвечающих за превращение фотона, углекислого газа и воды в органику.
Экспериментальный рис высадили в трех разных регионах Китая, и везде он дал заметную прибавку в урожайности. А 40-процентное увеличение урожайности, о которой говорится в заголовке, дал обычный для китайских фермеров рис, когда ученые и в его геноме удвоили регуляторный ген.
Многие люди не приемлют пищи, если она сделана с использованием генно-модифицированных растений. Но ситуация с продовольствием в мире напряженная, и удвоение собственного гена не выглядит таким уж надругательством над природой.
Использованы материалы статьи.