Ученые сделали прорыв в селекции риса

Международной команде ученых удалось клонировать коммерческий гибридный сорт риса через семена с эффективностью 95%. Новая методика клонирования позволит снизить стоимость гибридных семян риса, сделав высокоурожайные, устойчивые к болезням сорта этой культуры доступными для фермеров с низким доходом во всем мире. Работа была опубликована в научном журнале Nature Communications.

Однако данная «опция» не сохраняется при создании гибридов второго поколения. Именно поэтому высокопроизводительные гибриды приходится закупать каждый сезон, не имея возможности размножить семена самостоятельно.

Рис является основной сельскохозяйственной культурой для половины населения земного шара. Его семена, в особенности если речь идет о гибридных сортах, являются дорогостоящим для выращивания несмотря на то, что гибриды гарантированно дают прибавку урожайности +10%. Из-за высокой стоимости гибридных семян многие фермеры не в состоянии их закупать для последующего выращивания и, следовательно, в полной мере оценить преимущества урожайности гибридов.

Гурдев Хуш, почетный адъюнкт-профессор кафедры растениеводства Калифорнийского университета в Дэвисе, работая в Международном научно-исследовательском институте риса с 1967 года до выхода на пенсию в Калифорнийском университете в Дэвисе в 2002 году руководил проектом по созданию новых высокоурожайных сортов риса. За свою работу специалист даже получил в 1996 году Всемирную продовольственную премию.

Одним из решений проблемы создания высокоурожайных сортов риса было разведение гибридов в виде клонов, которые оставались бы идентичными от поколения к поколению без дальнейшего размножения. Многие дикие растения могут производить семена, которые являются клонами самих себя, этот процесс называется апомиксис. Однако в ходе более ранних опытов ученым не удалось добиться переноса апомиксиса на основные сельскохозяйственные растения.

Тщетные попытки клонирования предпринимались многими учеными. В частности, в 2019 г. группа под руководством профессора Венкатесана Сундаресана и доцента Имтияза Кхандея с факультетов биологии растений и растениеводства Калифорнийского университета в Дэвисе добилась апомиксиса на растениях риса, где около 30% семян были клонами.

Чуть позже Венкатесану Сундаресану и его коллегам из Франции, Германии и Ганы удалось добиться 95-процентной эффективности клонирования, используя коммерческий гибридный сорт риса. Опыты показали, что процесс клонирования может поддерживаться как минимум в трех поколениях.

Одноэтапный процесс включает в себя модификацию трех генов (MiMe), которые заставляют растение переключаться с мейоза, процесса, который растения используют для образования яйцеклеток, на митоз, при котором клетка делится на две копии самой себя. Другая модификация гена вызывает апомиксис. В результате получается семя, из которого может вырасти растение, генетически идентичное своему родителю.

По словам ученых, этот метод позволит семеноводческим компаниям производить гибридные семена быстрее и в больших масштабах, а также реализовывать семена, которые фермеры смогут самостоятельно размножать и высеивать из сезона в сезон.

Как отметил руководитель научного исследования, результаты, полученные на рисе, могут быть применены к другим сельскохозяйственным культурам. В частности, рис является генетической моделью для других зерновых культур, включая кукурузу и пшеницу, которые вместе составляют основные продукты питания в мире.