Редактирование генов улучшает качество зерна и снижает тепловой стресс у риса

Поскольку глобальные температуры продолжают расти, поддержание качества и урожайности сельскохозяйственных культур, адаптированных к более низким температурам, становится все более сложной задачей.

Одной из культур, на которую, как известно, влияют более высокие ночные температуры во время фазы созревания, является рис , который может проявлять состояние, известное как «известковость» из-за теплового стресса.

Мелочность — это когда гранулы риса менее плотные из-за пониженной концентрации крахмала. Это может привести к снижению производительности помола, качества приготовления и общей рыночной стоимости.

Статья, опубликованная в журнале Plant Journal исследователями из Университета Арканзаса и Системного отдела сельского хозяйства Университета Арканзаса, или UADA, может предложить средство как от теплового, так и от генетического известкового налета. В статье «Целенаправленный мутагенез вакуолярного гена пирофосфатазы, транслоцирующего H +, снижается известковость зерна риса», подробно описывается, как команда смогла изменить гены штамма риса japonica, чтобы уменьшить известковость.

Исследователи специально нацелились на ген, который кодирует вакуолярную H + транслоцирующую пирофосфатазу (V-PPase), фермент, который, как известно, играет роль в увеличении известковости зерна. Используя технологию редактирования генов CRISPR-Cas9, команда смогла уменьшить экспрессию V-PPase, отредактировав промоторный элемент, который контролирует степень его экспрессии.

Мутированные линии риса привели к уменьшению известковости в 7-15 раз, в зависимости от штамма риса, с последующим увеличением массы зерна. Результаты сохранились даже при повышенных ночных температурах. В целом мутантные линии характеризовались более плотной упаковкой крахмальных зерен и образованием полупрозрачного (в отличие от известкового) зерна риса, что свидетельствует о явном улучшении качества риса.

Процесс был настолько новым, что первый автор статьи, Питер Джеймс Икалия Ганн, стипендиат программы Фулбрайта по программе клеточной и молекулярной биологии, и соавтор Вибха Шривастава, профессор кафедры растениеводства, почвоведения и наук об окружающей среде, совместное назначение с U of A и UADA, подано на предварительный патент.

«Если мы хотим сохранить жизнь на нашей планете, очень важно найти решения проблем в наших пищевых системах, которые возникают с повышением средней температуры », — сказал Ганн. «Мы были очень рады поделиться нашими открытиями, в которых использовалось редактирование генов в рисе для улучшения качества зерна, которое остается постоянным даже в условиях теплового стресса».

Источник: Университет Арканзаса