Разработан революционный подход к увеличению урожайности риса

Группа ученых во главе с докторами Тошинори Киношита и Маосином Чжаном (Институт трансформирующих биомолекул, Нагойский университет, Япония) и доктором Иён Чжу (Центр совместных инноваций Цзянсу по утилизации твердых органических отходов,

Нанкинский сельскохозяйственный университет, Китай) разработали Метод, который, увеличивая количество гена протонного насоса плазматической мембраны в рисе, одновременно увеличивает поглощение питательных веществ через корни и устьичные отверстия, тем самым увеличивая урожайность риса, выращенного на рисовых полях, более чем на 30%.

В своем предыдущем исследовании группа обнаружила, что протонный насос плазматической мембраны играет важную роль во влиянии на открытие устьиц. Когда они создали вариант риса со сверхэкспрессией определенного гена протонной помпы плазматической мембраны, они обнаружили, что поглощение питательных веществ корнями увеличилось более чем на 20%, а фотосинтез — более чем на 20%. Эксперименты по выращиванию на четырех отдельных рисовых фермах с разными условиями выращивания показали увеличение общего урожая риса более чем на 30%. Успех этого исследования является революционным достижением, поскольку он одновременно влияет на усвоение питательных веществ и раскрытие устьиц, и ожидается, что он найдет множество практических применений в будущем.

Поглощая корнями минеральные вещества, такие как азот, фосфор и калий, растения одновременно поглощают углекислый газ через устьица на своих листьях и растут в процессе фотосинтеза. Фотосинтез позволяет не только выращивать растения для производства продуктов питания, но и производить обмен углекислого газа и управлять окружающей средой Земли. Попадание CO 2 в растения происходит исключительно через устьица, которые представляют собой отверстия на поверхности листьев. Таким образом, если бы можно было открыть устьица шире, увеличить поглощение питательных веществ корнями и, таким образом, увеличить скорость фотосинтеза, можно было бы не только ускорить рост и увеличить урожай растений, но и снизить выбросы CO 2. уровни и использование удобрений.

Имея это в виду, в этом исследовании они создали вариант растения риса с повышенной экспрессией гена протонного насоса плазматической мембраны OSA1 и провели анализ его фенотипа. Они обнаружили, что протонная помпа сверхэкспрессирует рис, по сравнению с диким штаммом, потребляла на 20% больше минеральных питательных веществ и открывала устьица на 25% шире при воздействии света. При дальнейшем анализе они обнаружили, что его способность накапливать углекислый газ (показатель активности фотосинтеза) увеличилась более чем на 25%, а его сухой вес (биомасса) увеличился на 18-33% при выращивании в гидропонных лабораториях.

Определив это, исследователи решили выяснить, можно ли воспроизвести результаты в реальных условиях выращивания. Они провели измерения урожайности на четырех разных рисовых фермах в течение двух лет и обнаружили, что рис с избыточно экспрессированным геном OSA1 дает урожайность более чем на 30% выше, чем у дикого сорта. Что еще более интересно, они обнаружили, что даже если уровень азотных удобрений был снижен вдвое, они все равно давали больший урожай, чем дикий штамм с нормальным уровнем азота.

aobe.ru | Актуальные новости России и мира