Гены кукурузы помогут увеличить урожайность риса на десятки процентов

Международная группа биотехнологов из Европы и Австралии впервые успешно перенесла в геном риса пять ключевых генов, отвечающих за высокоэффективный C4-фотосинтез, характерный для кукурузы. Как сообщается в статье, опубликованной в журнале Nature Plants, это открытие может привести к повышению урожайности риса на 50% и более.

Большинство растений используют менее эффективный C3-фотосинтез, при котором углекислый газ преобразуется в фосфороглицериновую кислоту с тремя атомами углерода. Кукуруза и сахарный тростник перешли на C4-фотосинтез около 30 миллионов лет назад, что позволяет им преобразовывать СО2 в щавелевоуксусную кислоту с четырьмя атомами углерода. Ученые давно пытались внедрить эту форму фотосинтеза в культурные растения, но ранее им удавалось заменить лишь часть необходимых ферментов.

Группа исследователей под руководством Джона Ланна из Института молекулярной физиологии растений в Германии разработала уникальный метод модификации генома риса. Им удалось перенести в ДНК растения все пять ключевых участков, отвечающих за работу C4-фотосинтеза. Для этого биотехнологи значительно изменили ген ZmNADP-ME, встроили его в геном экспериментального сорта риса и скрестили с другим растением, в чью ДНК были добавлены четыре других гена фотосинтеза.

Эксперименты показали, что созданные вариации риса эффективно преобразуют СО2 в щавелевоуксусную кислоту, что подтвердило работоспособность новой фотосинтезирующей цепочки. Хотя уровень активности пока значительно ниже, чем в клетках кукурузы, ученые уверены, что дальнейшие исследования помогут решить эту проблему и создать сорта риса с рекордной урожайностью.