Два гена совместно запускают образование эмбрионов в рисе без оплодотворения
Исследователи из Калифорнийского университета в Дэвисе и Беркли обнаружили, что одновременная активация двух генов в яйцеклетках риса запускает развитие эмбрионов без необходимости оплодотворения с эффективностью около 90%. Это открывает путь к созданию высокоурожайных клоновых линий риса.
Решение проблемы дорогих гибридных семян
Гибридные сорта риса, получаемые скрещиванием двух чистых линий, могут давать почти вдвое больший урожай. Однако их производство дорого, и фермерам приходится ежегодно покупать новые семена. Если бы гибриды могли размножаться бесполым путем, фермеры могли бы сохранять семена из урожая для посева в следующем году.
Механизм активации эмбриогенеза
Ранее команда под руководством профессора Венкатесана Сундаресана показала, что ген BBM1 в яйцеклетках риса может запускать образование эмбриона после оплодотворения. Однако искусственная активация только BBM1 работала лишь в ~30% случаев.
Новое исследование, опубликованное в Nature Plants, демонстрирует, что одновременная активация второго гена, WOX9A, повышает успешность до ~90%. Активация только WOX9A не инициирует эмбриогенез.
«Мы полагаем, что BBM1 "переключает" яйцеклетку в состояние эмбриона, но этот переключатель не фиксирован, — объяснил Сундаресан. — Затем WOX9A "зажимает" его, чтобы он не вернулся в исходное положение».
Значение для сельского хозяйства
Растения, полученные этим методом, являются гаплоидными (содержат половинный набор хромосом), что ценно для селекции. Соавтор исследования Имтияз Хандай отметил: «Эти результаты имеют важное значение для производства клоновых семян с высокой частотой, сохраняющих преимущества гибридной силы».
Следующий шаг — комбинирование этого метода с ранее разработанной техникой "синтетического апомиксиса", которая позволяет производить клоновые семена бесполым путем. Это позволит фермерам ежегодно сохранять семена от высокоурожайных гибридов.
«В мире, где ресурсы становятся все более ограниченными, это открывает путь к устойчивому сельскому хозяйству для фермеров, выращивающих рис, а в будущем — и для других культур», — заключил Сундаресан.