Продовольственная безопасность - серьезная потенциальная проблема, особенно перед лицом изменения климата. Теперь исследователи показали, что манипулирование РНК в растениях может резко увеличить количество производимой ими пищи и сделать их более устойчивыми к условиям засухи.
На самом базовом уровне команда внедрила единственный ген под названием FTO в растения картофеля и риса. Полученные в результате растения были гораздо более эффективными фотосинтезаторами, то есть они росли намного больше и давали гораздо более высокие урожаи - в три раза больше продукции в лаборатории и на 50 процентов больше в поле. У них также выросли более длинные корневые системы, которые помогли им лучше переносить засушливые условия.
«Перемена действительно драматическая», - говорит Чуан Хе, со-ведущий исследователь исследования. «Более того, это работало почти со всеми типами растений, с которыми мы до сих пор пробовали, и это очень простая модификация».
Команда ранее обнаружила, что белок FTO, кодируемый геном FTO, стирает химические маркеры на РНК, которые, в свою очередь, могут регулировать экспрессию ДНК. В случае этих растений, стирание этих маркеров РНК снижает сигналы, которые говорят растениям замедлить рост, прямо с ранней стадии их развития. Таким образом, модифицированные растения производят гораздо больше РНК, чем контрольные растения, что означает более высокие биомассы.
Сравнение урожайности немодифицированного растения картофеля (вверху) с модифицированным растением (внизу). Фото: Yu et al.
В его нынешней форме, процесс включал в себя встраивание гена FTO от животного в растение. Но будущие версии могут обойти этот шаг, чтобы избежать неоднозначного ярлыка ГМО, говорят ученые.
«Это совершенно новый подход, который может отличаться от редактирования генов ГМО и CRISPR; этот метод позволяет нам «щелкнуть выключателем» в растениях на ранней стадии развития, что продолжает влиять на производство продуктов питания растениями даже после того, как мы уберем выключатель», - говорит Хе. «Кажется, что у растений уже есть этот слой регулирования, и все, что мы сделали, - это подключились к нему. Так что следующим шагом будет открытие, как это сделать, используя существующую генетику растения».
Важно отметить, что этот метод дал одинаковые результаты как для риса, так и для картофеля, которые не имеют особого родства. Это говорит о том, что он может работать на широком спектре растений, повышая их устойчивость к изменению климата.
«Это действительно дает возможность проектировать растения для потенциального улучшения экосистемы по мере глобального потепления», - сказал Хе. «Мы полагаемся на растения для многих, многих вещей - от древесины, продуктов питания и лекарств до цветов и масел - и это потенциально предлагает способ увеличить запас материала, который мы можем получить от большинства растений».
Исследование было опубликовано в журнале Nature Biotechnology.
Источник: New Atlas/ University of Chicago
