Клонирование растений. Ученые узнали, как вырастить клон риса на 95% похожим на настоящий

Это поможет снизить стоимость гибридных семян риса, сделав высокоурожайные, устойчивые к болезням сорта риса доступными для фермеров с низким доходом во всем мире, пишет UC Davis.

Гибриды сельскохозяйственных культур первого поколения часто демонстрируют более высокую производительность, чем их родительские особи. Это явление носит название "гибридная сила", и оно не сохраняется для гибридов следующих поколений. Поэтому, когда фермеры хотят использовать высокопроизводительные гибридные сорта растений, им необходимо каждый сезон покупать новые семена.

Рис, основная культура для половины населения земного шара, является относительно дорогостоящим для выращивания. К сожалению, это означает, что преимущества гибридов риса еще не дошли до многих фермеров мира, сказал Гурдев Хуш, почетный адъюнкт-профессор кафедры растениеводства Калифорнийского университета в Дэвисе. Работая в Международном научно-исследовательском институте риса с 1967 года до выхода на пенсию в Калифорнийском университете в Дэвисе в 2002 году, Кхуш руководил усилиями по созданию новых высокоурожайных сортов риса, за эту работу он получил Всемирную продовольственную премию в 1996 году.

Одним из решений этой проблемы было бы разведение гибридов в виде клонов, которые оставались бы идентичными от поколения к поколению без дальнейшего размножения. Многие дикие растения могут производить семена, которые являются клонами самих себя, этот процесс называется апомиксис.

"Если у вас есть гибрид и получается вызвать апомиксис, то вы можете сажать его каждый год", — сказал Кхуш. Однако оказалось трудным добиваться переноса апомиксиса на основные сельскохозяйственные растения.

Один шаг к клонированным гибридным семенам

В 2019 году группа под руководством профессора Венкатесана Сундаресана и доцента Имтияза Кхандея с факультетов биологии растений и растениеводства Калифорнийского университета в Дэвисе добилась апомиксиса на растениях риса, при этом около 30 процентов семян получились клонами.

Сундаресан, Хандай и его коллеги из Франции, Германии и Ганы достигли 95-процентной эффективности клонирования, используя коммерческий гибридный сорт риса, и показали, что этот процесс может поддерживаться как минимум в трех поколениях.

Одноэтапный процесс включает в себя модификацию трех генов, называемых MiMe, которые заставляют растение переключаться с мейоза, процесса, который растения используют для образования яйцеклеток, на митоз, при котором клетка делится на две копии самой себя. Другая модификация гена вызывает апомиксис. В результате получается семя, из которого может вырасти растение, генетически идентичное своему родителю.

По словам Хуша, этот метод позволит семеноводческим компаниям производить гибридные семена быстрее и в больших масштабах, а также предоставлять семена, которые фермеры смогут сохранять и пересаживать из сезона в сезон.

"Апомиксис сельскохозяйственных культур был объектом всемирных исследований на протяжении более 30 лет, потому что он может сделать производство гибридных семян доступным для всех", — сказал Сундаресан. "Полученное в результате увеличение урожайности может помочь удовлетворить глобальные потребности растущего населения без необходимости увеличения использования земли, воды и удобрений до неприемлемого уровня".

По словам Сундаресана, результаты могут быть применены к другим пищевым культурам. В частности, для других зерновых, включая кукурузу и пшеницу, которые вместе составляют основные продукты питания в мире.

Ранее Фокус писал, что Билл Гейтс продвигает идею создания искусственных семян, не подвластным вредителям и погодным переменам. По словам предпринимателя, сегодня миру необходимо отказаться от продовольственной помощи и сосредоточиться на инвестиции в "альтернативные" сельскохозяйственные культуры, которые будут выведены искусственно и смогут противостоять грядущим изменениям.