Учёные перепрограммировали растения для устойчивости к засухе

Засуха — серьёзный фактор стресса, влияющий на рост растений. При засухе растения естественным образом производят абсцизовую кислоту (ABA) — гормон стресса, который, связываясь со специфическим рецептором, запускает полезные изменения, например, закрытие устьиц на листьях для уменьшения потери воды.

Хотя посевы можно опрыскивать ABA для повышения выживаемости, это вещество дорого производить, оно быстро инактивируется в клетках и чувствительно к свету, поэтому не нашло широкого применения в сельском хозяйстве.

Группа учёных под руководством Шона Катлера из Калифорнийского университета в Риверсайде задалась вопросом: можно ли заставить растения реагировать на уже широко используемый в сельском хозяйстве фунгицид мандипропамид так же, как на ABA?

Исследователи работали с модельным растением Arabidopsis и томатом. Используя методы синтетической биологии и белковой инженерии, они создали новую версию рецепторов ABA в этих растениях, сконструированную для активации мандипропамидом вместо ABA.

Эксперименты показали, что когда генетически модифицированные растения опрыскивали мандипропамидом, они успешно переживали засуху, активируя путь ABA и закрывая устьица для предотвращения потери воды.

Ключевой результат: Учёные впервые перенаправили (репрограммировали) действие существующего агрохимиката на новую полезную функцию путём генетической инженерии растительного рецептора.

Это открывает новые возможности для улучшения сельскохозяйственных культур, позволяя использовать уже одобренные химикаты для контроля других полезных признаков, таких как устойчивость к болезням или скорость роста, минуя долгий и дорогой процесс разработки новых веществ.

Результаты исследования опубликованы 4 февраля в журнале Nature.