Эти исследования, по заявлению ученых, сделаны с целью разработки новых защитных стратегий, которые понадобятся, чтобы спасти будущий урожай в случае экстремальных погодных условий.
«Эта культура является основным источником калорий для более чем 45% человечества, но ее урожаи находятся в опасности, — сказала генетик Джулия Бейли-Серрес, руководитель исследования. — В США наводнения соперничают с засухами с точки зрения ущерба, наносимого фермерским посевам каждый год».
В работе ученых моделировались затяжные паводки продолжительностью пять дней и более, при которых растения были полностью затоплены. В ней также имитировались засушливые условия. В частности, исследователи изучили реакцию корней на оба типа условий, поскольку корни первыми невидимо реагируют на стресс, связанный с наводнениями и засухой.
Один из ключевых выводов касается вещества, похожего на пробку, суберина, которое вырабатывается корнями риса в ответ на стресс. Суберин помогает растению защититься от наводнений, а также от засухи.
«Если мы усилим способность растения создавать суберин, у риса будет больше шансов выжить в любую погоду», — сообщила Бейли-Серрес.
Исследователи смогли определить сеть генов, контролирующих производство суберина, и могут использовать эту информацию для редактирования генов или селекции. «Понимание действия суберина особенно интересно, потому что он не подвержен разрушению почвенными микробами, поэтому углерод, который растение вкладывает в молекулы суберина в корнях, задерживается в земле», — сказал Алекс Боровски, вычислительный биолог и соавтор исследования.
«Это означает, что увеличение количества суберина может помочь в борьбе с изменением климата за счет удаления и хранения углерода из атмосферы», — добавил ученый.
Исследователи также определили гены, контролирующие некоторые другие виды стрессового поведения риса. «Один из наших интересных выводов заключается в том, что, когда растения риса погружают в воду, цикл роста корневых клеток приостанавливается, а затем снова включается вскоре после того, как побеги получают доступ к воздуху», — сказала Бейли-Серрес.
«Теперь, когда мы понимаем эти реакции, у нас есть дорожная карта для внесения целевых изменений в геном риса, которые приведут к большей стрессоустойчивости растения», — сообщила Бейли-Серрес, выразив надежду, что новые генетические технологии смогут повысить устойчивость риса, «пока не стало слишком поздно».
«Тот факт, что с помощью редактирования генома мы можем внести небольшое, но целенаправленное изменение и защитить растение от болезней, просто удивителен», — восхитилась Бейли-Серрес.
