Новый ген повышает урожайность риса и эффективность использования удобрений
Международная группа учёных из Оксфордского университета и Китайской академии наук открыла ген, который увеличивает урожайность риса и эффективность использования азотных удобрений.
Контекст и проблема
- Современные высокоурожайные карликовые сорта (Green Revolution Varieties, GRV), созданные в ходе «Зелёной революции», дают больше зерна за счёт увеличения числа продуктивных побегов (кущения).
- Это кущение дополнительно стимулируется внесением азотных удобрений.
- Однако удобрения дороги и наносят значительный экологический ущерб. Создание новых сортов, сочетающих высокую урожайность с пониженной потребностью в азоте, — ключевая задача для устойчивого сельского хозяйства.
Ключевое открытие
Исследование, опубликованное на обложке журнала Science, впервые идентифицировало ген, который помогает достичь этой цели.
- Учёные обнаружили ген, который активируется в ответ на азот, что приводит к накоплению в клетках растения белка NGR5.
- Накопленный NGR5 выключает гены-ингибиторы кущения, изменяя структуру хроматина, что и увеличивает число продуктивных побегов.
Механизм и синергия
- Профессор Николас Харберд отметил, что NGR5 контролирует множество генов в геноме риса, отвечающих за различные реакции растения на азот.
- Кущение у современных сортов также стимулируется накоплением другого белка — DELLA, уровень которого регулируется гормоном гиббереллином (GA).
- Исследование показало, что GA также снижает накопление NGR5, а рост побегов — результат сложного взаимодействия белков NGR5 и DELLA.
Практический результат
- Учёные предположили, что дальнейшее увеличение накопления NGR5 может повысить урожайность при меньшем количестве удобрений.
- Эксперимент подтвердил: увеличение уровня NGR5 привело к росту числа побегов и урожайности элитного сорта риса, особенно при низком уровне внесения удобрений.
Значение и перспективы
- NGR5 становится главной мишенью для селекционеров, стремящихся повысить урожай и эффективность использования удобрений.
- Цель — обеспечить рост производства зерна для растущего населения мира с меньшим экологическим ущербом.
- Это открытие — пример того, как фундаментальные исследования механизмов роста растений в ответ на азот могут быстро привести к стратегиям селекции для продовольственной безопасности и новой «зелёной революции».
