Термоустойчивый рис почти в 2 раза увеличил урожайность с сохранением качества при более высоких ночных температурах.
Группа специалистов по генетике сельскохозяйственных культур из Национальной ключевой лаборатории генетического улучшения сельскохозяйственных культур при сельскохозяйственном университете Хуачжун и Лаборатории Хубэй Хуншань (обе находятся в Китае) выявила вариант гена, который позволяет растениям риса продолжать производить зерна с высокой скоростью даже при более высоких, чем обычно, ночных температурах.
В своем исследовании, опубликованном в журнале Cell, группа протестировала несколько сортов риса на предмет воздействия тепла, чтобы сосредоточиться на варианте, который может оказаться полезным при повышении температуры.
За последние несколько лет фермеры, выращивающие рис, столкнулись со снижением урожайности во время волн тепла, что связывают с глобальным потеплением. Особую обеспокоенность вызывают более высокие температуры ночью, которые приводят к образованию меловых зерен и снижению урожайности.
Качество риса, среди прочего, определяется качеством помола, внешним видом, характеристиками для приготовления. Среди них меловость является ключевым признаком качества внешнего вида, который отрицательно влияет на качество приготовления и употребления в пищу, урожайность риса и коммерческую ценность.
Отмечая, что волны тепла случаются чаще и что прогнозы предполагают, что ночные температуры, вероятно, в среднем повысятся, исследователи в Китае и других странах ищут способы сохранения урожайности риса, несмотря на повышение температуры.
Исследовательская группа начала искать термоустойчивые сорта риса с 2012 года. За эти годы они изучили 533 сорта, надеясь найти один или несколько, которые смогут выдерживать более высокие температуры, при этом давая высокие урожаи.
Ученые за время работы идентифицировали основной локус риса, QT12, который отрицательно контролирует термотолерантность зерна, нарушая гомеостаз запасных веществ эндосперма посредством чрезмерной активации реакции развернутого белка. Естественные вариации в QT12 и комплексе NF-Y образуют естественную систему включения-выключения генов для модуляции экспрессии QT12 и термотолерантности. Высокие температуры ослабляют взаимодействия NF-YB9/NF-YC10 с NF-YA8, высвобождая подавление QT12 и вызывая ухудшение качества.
Проще говоря, при нормальных температурах три специфических фактора транскрипции имеют тенденцию связываться, но при повышении температуры один из них отрывается и связывается с промотором, который включает QT12, что, в свою очередь, приводит к вмешательству в процесс, в результате которого молекулы крахмала собираются вместе при высоких температурах, что приводит к образованию меловых зерен и снижению урожайности.
Низкая экспрессия QT12, с другой стороны, обеспечила превосходное качество и увеличила урожайность элитного риса до 1,31–1,93 раза в ходе крупномасштабных высокотемпературных испытаний. Два гаплотипа регуляторных признаков из совместно отобранных вариаций четырех генетически не связанных генов в NF-Ys- QT12 были идентифицированы для дифференциации термотолерантности подвидов.
Источник: Cell (2025). DOI: 10.1016/j.cell.2025.04.011
Исследовательская группа сообщает, что будущие исследования будут сосредоточены на тестировании, чтобы выяснить, даст ли генная инженерия современных сортов риса QT12 лучшие результаты, чем простое скрещивание.
Источник: Phys.org. Автор: Боб Йирка.
Заглавное фото: Медведева Анна, AgroXXI.ru.