Рис сможет включать и выключать свою защиту
Ученые создали рис с «настраиваемой» иммунной системой, которая будет способна, включаясь и выключаясь по необходимости, противостоять нескольким различным патогенам. Большинство имеющихся на данный момент сортов растений устойчивы к какой-то конкретной болезни, но обычно легко подвергаются другим заболеваниям.
У нового риса без потери урожайности появилась способность противостоять нескольким патологическим воздействиям при помощи переключаемого усилителя иммунной системы.
© Pixabay
Иммунитет растений возникает благодаря рецепторам на поверхности клеток, которые реагируют на определенные молекулы, свидетельствующие о проникновении микробов, и запускают выработку защитных веществ. Изучение генов, запускающих такой иммунный ответ, позволяет получать более устойчивые растения.
Профессор Синьнянь Дун (Xinnian Dong) из Университета Дьюка в течение двадцати лет работает с одним из таких генов – NPR1, выделенным у арабидопсиса (Arabidopsis thaliana). При помощи этого гена ученые давно пытаются увеличить защищенность от болезней риса, пшеницы, томатов и других растений.
Однако оказывается, что NPR1 работает слишком хорошо, поэтому растения оказываются слабыми и малоурожайными. Подобно тому, как у человека активная реакция иммунной системы вызывает сильную лихорадку, у растений активность гена NPR1 приводит к перегрузке собственной иммунной системы, поэтому они плохо растут и плодоносят.
Поэтому биологи искали «регулятор», который мог бы определять активность этого гена.
На этой неделе журнал Nature опубликовал две статьи, описывающие исследование, которое возглавляла Синьнянь Дун вместе с учеными из Сельскохозяйственного университета Хуачжун в городе Ухань. В статьях описывается открытие и применение такого регулятора.
Изучая активирующий иммунную систему белок TBF1 в арабидопсисе, профессор Синьнянь Дун обнаружила сложную систему, которая быстро вызывает иммунный ответ. В ней молекулы готовые молекулы РНК, кодирующие белок TBF1, очень быстро запускают синтез этого белка, а он включает мощную иммунную защиту.
Синьнянь Дун установила фрагмент ДНК, действующий как включатель для такого иммунного ответа, и переместила его из генома арабидопсиса в позицию перед геном NPR1 у риса. В результате рис получил способность кратковременно активировать свою иммунную систему в ответ на угрозы.
В эксперименте ученые заражали модифицированный рис тремя различными болезнями. Две из них вызываются бактериями (бактериальный ожог риса (Xanthomonas oryzae pv. oryzae) и бактериальная полосатость риса (Xanthomonasoryzae pv. oryzicola), а одна – патогенным грибом Magnaporthe oryzae.
Поражение быстро распространилось по листьям контрольных растений, тогда как модифицированный рис продемонстрировал высокую устойчивость к ним. При этом не снижались рост растений, количество и вес зерна.
