Биологи из США создали ГМО-табак, способный расти в пустыне
Генетики впервые создали новый сорт табака, способный расти при постоянном недостатке влаги без потери в урожайности, изменив гены, управляющие работой пор на его листьях, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature Communications.
"Этот эксперимент показывает, что мы можем создать новые сорта зерновых культур, которым требуется не так много воды для получения урожая. Так как этот ген является общим для всех растений, эту модификацию ДНК можно перенести и на другие виды флоры, если решить проблему с перегревом растений при жаркой погоде", - комментирует открытие Мэттью Пол (Matthew Paul), агроном из Исследовательского центра Ротхамстэд (Великобритания).
Генно-модифицированные организмы получают, встраивая в их ДНК отдельные гены. Эта технология позволяет выводить растения, животных или бактерии с заранее заданными свойствами. Обычно при попытках запретить ГМО речь идет о генетически модифицированных растениях, которые выращиваются для употребления в пищу людьми или животными.
Помимо генов, защищающих растения от вредителей и болезней, ученые достаточно давно пытаются вывести такие сорта зерновых культур, которые бы могли расти в нетипичных для себя условиях, выдерживая продолжительные засухи, низкие температуры или недостаток солнечного света. За последние годы им удалось создать несколько сортов трансгенных злаков, действительно способных выживать в таких условиях. При этом они отличаются пониженной урожайностью, что делает их выращивание невыгодным для фермеров.
Эту проблему решила команда генетиков из университета Иллинойса под руководством Стивена Лонга (Stephen Long), раскрывшая интересную взаимосвязь между работой генов, управляющих фотосинтезом, и тем, как много воды потребляет растение. Год назад им удалось использовать это открытие для ускорения роста табака, а сейчас - для его превращения в "пустынную" культуру.
Как объясняют ученые, все представители флоры поглощают углекислый газ через особые поры на поверхности листьев, которые ботаники называют устьицами. Когда они открыты, они служат воротами не только для молекул СО2, проникающих внутрь листа, но и для воды, сбегающей из его клеток. По текущим оценкам ученых, примерно 95% воды, потребляемой растениями, возвращается назад в природу через эти устьица.
Некоторые растения, как относительно недавно выяснили ботаники, могут менять размеры этих пор, сужая их при повышении концентрации СО2 в атмосфере, и расширяя их при недостатке углекислоты. Что именно заставляет их совершать подобную операцию, ученые не знали до настоящего времени.
Лонг и его коллеги обнаружили, что этим процессом управляет ген и белок PsbS, один из компонентов так называемой фотосистемы II, набора ферментов, использующих энергию света для расщепления молекул воды на кислород и водород. При недостатке света или избытке СО2 клетки листьев начинают вырабатывать большие количества молекул этого белка, что заставляет поры закрываться для экономии воды.
Ученые предположили, что искусственное повышение активности этого белка может "обмануть" растение, заставляя его закрывать поры практически в любых ситуациях. Руководствуясь этой идеей, генетики изменили структуру PsbS в ДНК обычного сортового табака, и проследили за тем, как такое растение реагировало на недостаток влаги.
Подобный прием, как отмечают Лонг и его коллеги, позволил им уменьшить количество воды, необходимое для роста табака, примерно на 25%, при этом не повлияв на скорость его роста и плодовитость. Сейчас генетики проводят схожие опыты на рисе, сое и других продовольственных культурах, и пытаются раскрыть все возможные побочные эффекты, связанные с модификацией PsbS.
Успешное решение этих проблем, если они существуют, позволит ученым создать новые сорта пшеницы, сои и других важных культур, способные расти в пустынях и в других засушливых регионах Земли, и защитить их от продолжительных засух в прочих уголках планеты.
