Новости

Jul 09, 2023

Редактирование генов улучшает качество зерна и снижает тепловой стресс у риса

Поскольку глобальные температуры продолжают повышаться, поддержание качества и урожайности сельскохозяйственных культур, адаптированных к более низким температурам, будет становиться все более сложной задачей. Известно, что одна культура страдает от более высоких

Поскольку глобальные температуры продолжают повышаться, поддержание качества и урожайности сельскохозяйственных культур, адаптированных к более низким температурам, будет становиться все более сложной задачей. Известно, что одной из культур, на которую влияют более высокие ночные температуры на этапе созревания, является рис, который из-за теплового стресса может проявлять состояние, известное как «меловое состояние».

Меловость — это когда рисовые гранулы менее компактны из-за пониженной концентрации крахмала. Это может привести к снижению выхода при помоле, качества приготовления и общей рыночной стоимости.

Опубликован новый документв журнале Plant Journal исследователей из Университета Арканзаса (U of A) и системного отдела сельского хозяйства Университета Арканзаса., или UADA, могут предложить лекарство как от жары, так и от генетической мелистости. В статье «Направленный мутагенез вакуольного гена пирофосфатазы, транслоцирующей H+, снижается мелистость зерна риса» подробно описано, как команде удалось отредактировать гены штамма риса японского, чтобы уменьшить меловость.

Исследователи специально нацелились на ген, который кодирует вакуолярную пирофосфатазу, транслоцирующую H+ (V-PPase), фермент, который, как известно, играет роль в повышении мелистости зерна. Используя технологию редактирования генов CRISPR-Cas9, команда смогла снизить экспрессию V-PPase путем редактирования элемента промотора, который контролирует степень ее экспрессии.

Мутировавшие линии риса привели к уменьшению мелистости в 7–15 раз, в зависимости от сорта риса, с последующим увеличением массы зерна. Результаты сохранялись даже при повышенных ночных температурах. В целом мутировавшие линии характеризовались более плотной упаковкой крахмальных гранул и образованием полупрозрачного (в отличие от мелового) рисового зерна, что демонстрировало явное улучшение качества риса.

Этот процесс был настолько новым, что первый автор статьи Питер Джеймс Икалия Ганн, стипендиат Фулбрайта в программе клеточной и молекулярной биологии, и соавтор Вибха Шривастава, профессор кафедры наук о растениеводстве, почве и окружающей среде, имеющий совместное назначение с Университетом Австралии и UADA, подавшим заявку на предварительный патент.

«Если мы хотим поддерживать жизнь на нашей планете, очень важно найти решения проблем в наших продовольственных системах, которые возникают с повышением средней температуры», — сказал Ганн. «Мы были очень рады поделиться нашими открытиями, в которых использование редактирования генов риса позволило улучшить качество зерна, которое остается стабильным даже в условиях теплового стресса».

В число дополнительных соавторов входили Доминик Дхарвадкер, студент с отличием по химии и биохимии Университета А, а также Саджеде Резаи Черати, Кари Винзнат и Мария Ходаковская с факультета биологии Университета Арканзаса, Литл-Рок.

- Этот пресс-релиз был первоначально опубликован на веб-сайте Университета Арканзаса.