Рис адаптируют к изменению климата с помощью грибов

Рис, обеспечивающий почти половину дневных калорий населения мира, может быть адаптирован к изменению климата и некоторым катастрофическим событиям путем заселения его семян или растений спорами естественных микроскопических грибов.

Исследователи USGS и их коллеги колонизировали два коммерческих сорта риса спорами грибов-эндомицетов, которые естественным образом существуют в прибрежных (солеустойчивых) и геотермальных (теплоустойчивых) растениях.

Эксперименты были "весьма успешными". Растения риса процветали, демонстрируя значительную повышенную устойчивость к холоду, соли и засухе, даже несмотря на то, что испытанные сорта изначально не были адаптированы к этим стрессорам. Следующим шагом для команды станет придание рису термоустойчивости, поскольку производство риса снижается на 10% при каждом повышении температуры на 1°C в течение сезона выращивания.

"Это захватывающий прорыв. Способность этих грибов колонизировать и придавать устойчивость к стрессам, а также увеличивать урожайность семян и корневую систему рису — генетически неродственному виду растений — предполагает, что грибы могут быть полезны для адаптации растений к засухе, засолению и температурным стрессам, которые, как ожидается, усугубятся в будущие годы из-за изменения климата".

Использование этих крошечных грибов (эндомицетов) — одна из немногих реальных стратегий для смягчения последствий изменения климата для растений в естественных и сельскохозяйственных экосистемах. Этот подход назвали "симбиогеникой" (symbiogenics) — симбиоз-изменённая экспрессия генов. При этом ДНК самого растения риса не меняется.

Как это работает:

Все растения, по-видимому, имеют симбиотические эндомицеты (микроскопические грибы или бактерии), живущие в них и не вызывающие болезней. Исследованные эндомицеты являются мутуалистическими: растение получает устойчивость к стрессу, а гриб — питательные вещества и отсутствие конкуренции.

Учёные взяли грибные эндомицеты из дюнной травы (солеустойчивого вида) и колонизировали ими растения и семена риса. Результаты были впечатляющими: эндомицеты снизили потребление воды растением до половины и увеличили его рост, количество и вес семян на целых 50%.

"Общепринятым было мнение, что дюнная трава солеустойчива из-за генетических адаптаций, произошедших со временем. Но мы обнаружили, что когда мы удалили гриб из дюнной травы, растения больше не были солеустойчивыми. Это означает, что растения в естественных местообитаниях могут адаптироваться не сами генетически, а устанавливая взаимовыгодное партнёрство с грибом".

За последние 40 лет минимальная температура воздуха в сезон выращивания риса повысилась в Китае и на Филиппинах, что привело к существенному снижению урожайности, и ожидается, что эта тенденция продолжится. К 2050 году урожайность риса в развивающихся странах прогнозируется к снижению на 15%.

Авторы подчеркнули, что адаптивные возможности риса в конечном итоге определят, насколько сильно изменение климата повлияет на его ежегодный урожай.