Генетические модификации риса

21.05.2018

Рис – одна из самых важных сельскохозяйственных культур в мире. В Юго-Восточной Азии на его долю приходится 76% калорий в рационе местного населения. Да и жители любого другого региона мира уже давно не могут себе представить без этого продукта свою обычную продовольственную корзину.

Традиционные методы борьбы с насекомыми при помощи химических веществ (пестицидов) привели к тому, что их распространение стало трудно контролировать. Теперь все надежды сконцентрированы на генетически модифицированных сортах, которые самостоятельно противостоят прожорливым захватчикам. Проблема в том, что многие молекулярные механизмы, которые растения приобрели в ходе эволюции для защиты, остаются неизвестными.

В новом исследовании команда биоинженеров во главе с Юн-гэнь Лоу (Yong-gen Lou) и Цин-яо Шу (Qing-yao Shu) из Чжэцзянского университета Китая, а также Ангарад Гейтхаус (Angharad Gatehouse) из Университета Ньюкасла задалась целью уменьшить количество белых пятен в этом вопросе. В итоге учёные обнаружили, что для повышения стойкости риса в нём нужно подавить выработку серотонина «гормона счастья».

Главные вредители культуры: бурая рисовая цикадка (Nilaparvata lugens) и жёлтая рисовая огнёвка (Chilo suppressalis). Первый вид к тому же является переносчиком растительных вирусов. Кроме того, своей деятельностью цикадки нарушают работу проводящих воду тканей, вызывая увядание растений риса. Что же касается огнёвок, то их гусеницы усиленно выедают зелёную массу молодых растений, в том числе внутреннюю часть стеблей, что приводит к отмиранию точки роста и неминуемой гибели растения.

Как сообщается в пресс-релизе Университета Ньюкасла, учёные обнаружили, что в ответ на нападение насекомых, растения начинают вырабатывать серотонин и салициловую кислоту. Но, к их удивлению, дальнейшие исследования показали, что подавление выработки гормона приводит к существенному увеличению сопротивляемости культур. При этом также растёт содержание в растениях салициловой кислоты, которая обладает ярко выраженным противовоспалительным действием.

Выяснив это, биоинженеры пошли на крайние меры и полностью отключили ген, ответственный за выработку серотонина в рисе. Эффект оказался максимальным. И, наоборот, стимуляция производства гормона в устойчивом сорте культуры привела к потере сопротивляемости насекомым.

Хорошо известно, что у человека серотонин регулирует настроение, повышает аппетит, участвует в пищеварении, играет роль в формировании памяти и способности видеть сны. У растений же этот гормон принимает участие в регуляции роста и развития, а вот у насекомых его выработка наиболее сильно связана с процессом поиска пищи. Вероятно,отсутствие серотонина в культурах делает их отчасти «невидимыми» для вредителей или заставляет отказываться от них как от сомнительного источника пищи.

В истинных мотивах нового поведения цикадок и огнёвок учёным ещё только предстоит разобраться. Да и с расшифровкой молекулярных механизмов растений придётся ещё немало повозиться, прежде чем серотониновый «рычаг» сможет показать себя во всей красе в сельскохозяйственном масштабе.

Однако, в своей статье, опубликованной в издании Nature Plants, авторы работы заключают, что регулирование биосинтеза серотонина сыграет важную роль в защите растений и разработке новых сортов, причём не только риса, но и других зерновых культур.

Новости
Рецепты