Исследователи из Университета Дьюка (США) обнаружили ген, который может помочь ученым в выведении засухоустойчивых культур. Этот ген, получивший название OSCA1, кодирует протеин в оболочке клеток растений. Белок, в свою очередь, чувствует изменения уровня воды и запускает механизмы сохранения жидкости. Засуха является основной причиной потерь урожая во всем мире. Засуха на решающем этапе вегетации может сократить урожай в два раза. В случае дальнейшего изменения климата выпадение осадков будет все более ненадежным, и количество засушливых регионов будет увеличиваться. Исследователи надеются, что успехи в генной инженерии в сочетании с улучшенными методами ведения сельского хозяйства помогут растениям выдерживать засушливую погоду.
Но природные механизмы борьбы с недостатком влаги сложны для изучения, потому что растения используют множество различных стратегий, в которые вовлечены сотни генов. Проблема еще и в том, что засухе часто сопутствует высокая температура, повышение солености почвы и другие стрессы, которые требуют разных стратегий выживания для разных частей растений. Как отмечает адъюнкт-профессор биологии Университета Дьюка Зен-Мин Пей, один из вариантов реакции растений на потерю воды – повышение уровня кальция внутри клеток. Всплеск количества ионов кальция работает как сигнал опасности и запускает механизмы, помогающие растениям сбалансировать водяной баланс. Но до сих пор молекулярные машины передачи сигнала оставались неизвестными. Г-н Пей и его коллеги (Фанг Ян, Джеймс Сидоу и другие) идентифицировали ген, кодирующий белок в клеточных мембранах листьев и корней растений, под названием OSCA1.
Белок контролирует каналы, по которым кальций поступает внутрь клеток. Ген был обнаружен в лабораторном растении – арбидопсисе. Растения с дефектным геном не смогли включить сигнал опасности при водном стрессе, в отличие от нормальных растений. Ученые выращивали нормальные и мутантные растения в одном боксе, и в случае недостатка влаги мутантные растения увядали намного сильнее. Г-н Пей отмечает, что растения, которые быстро переходят в режим противостояния засухе, а затем быстро возвращаются в нормальный режим, могут более эффективно направлять энергию на рост и плодоношение. На следующем этапе исследователи планируют провести эксперименты с активностью гена OSCA1 и смежных генов. Полученные данные могут привести к новым технологиям, позволяющим растениям процветать даже тогда, когда воды не хватает.
Источник: инноком
Дайджест инноваций