Добавление одного гена к рису и картофелю увеличило урожайность на 50%

Слева — растения риса без модификации РНК. Справа растение риса с модификацией РНК, повышающей урожайность.

Кроме того, все растения стали более засухоустойчивыми и имели более глубокие корни.

Вставив ген, обнаруженный у людей и животных, в растения картофеля и риса, международная группа ученых увеличила количество пищи, которую они выращивали, на 50% в реальных испытаниях, а также усилила фотосинтез и сделала их более устойчивыми к засухе.

«Изменения действительно кардинальные», — сказал в пресс-релизе соруководитель исследования Чуан Хэ. «Более того, это сработало почти со всеми типами растений, с которыми мы это пробовали, и это очень простая модификация».

Около 9% населения мира уже не имеет доступа к достаточному количеству продовольствия, а изменение климата угрожает усугубить проблему отсутствия продовольственной безопасности , вызывая засухи и повышение температуры, влияющие на урожайность.

Исследователи уже демонстрируют способы использования генной инженерии для придания растениям характеристик, которые помогают им расти в более жарких и сухих условиях. Однако эти подходы часто сложны, ограничены одним типом растений или приводят лишь к небольшому повышению урожайности. Этот новый прорыв, кажется, преодолевает все эти ограничения. 

ДНК содержит генетический код организма, который, по сути, является инструкцией по эксплуатации, определяющей, как он выглядит и как он функционирует. РНК считывает эти инструкции и производит белки, необходимые для их выполнения. 

Но клетки также размещают химические метки на РНК, которые влияют на количество синтезируемого белка. Это помогает им регулировать скорость своего роста. Ученые знали из предыдущих исследований, что белок под названием FTO может стирать химические маркеры на РНК, что потенциально влияет на их рост.

Когда исследователи внедрили версию гена FTO от животных в растения риса, растения вырастили на 300% больше риса в лаборатории и на 50% больше в полевых условиях. Модифицированные растения риса также были более устойчивы к засухе, более эффективны в фотосинтезе и имели более глубокие корни.

Аналогичные результаты были получены и для растений картофеля:

Что касается того, как ген FTO смог это сделать, исследователи полагают, что он влияет на процесс, называемый m6A, который заставляет растения расти медленнее и прекращать рост раньше. 

В настоящее время исследователи изучают способы вызвать те же самые качества у растений картофеля и риса без вставки гена другого организма. 

«Похоже, что у растений уже есть этот уровень регулирования, и все, что мы сделали, — это подключились к нему», — сказал Чуан. «Поэтому следующим шагом будет узнать, как это сделать, используя существующую генетику растения».

Если исследователи добьются успеха, их метод может повлиять не только на отсутствие продовольственной безопасности.

«Мы полагаемся на растения во многих, многих вещах — от деревьев, еды и лекарств до цветов и масел, — сказал он, — и это потенциально предлагает способ увеличить запас материала, который мы можем получить из большинства растений».

Ученые поделились результатами исследования в журнале Nature Biotechnology летом прошлого года.