Обычно гибриды не сохраняют свои свойства во втором поколении, и фермеры вынуждены каждый раз закупать новые семена. Но теперь ученые нашли способ заставить гибридный рис передавать все свои особенности потомкам. Обратившись к явлению апомиксиса, биологи заставили растение создавать своих «клонов», которые были полностью ему идентичны и сохраняли все преимущества. Открытие, возможно, поможет накормить миллиарды людей и снизить цену на рис. Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.
Первое поколение гибридов всегда показывает урожайность выше, чем их «родители». Это явление называется «гибридная сила». Проблема в том, что у потомков этих гибридов урожайность снижается. Уже второе поколение оказывается значительно менее эффективным. Это вынуждает фермеров каждый год закупать семена заново, а не использовать семена от урожая этого года. Следовательно, увеличиваются расходы, растет цена на продукты и прочее.
На сегодняшний день рис — одна из главных мировых сельскохозяйственных культур. Ее гибриды повышают урожайность примерно на 10%, но при этом они весьма дорогие. Из-за этого далеко не все фермеры могут их себе позволить.
Поэтому международная команда ученых решила вывести такой гибрид риса, который будет «клонировать» сам себя и в результате не потеряет «гибридной силы». Такие «клоны» остаются идентичными из поколения в поколение без размножения. Это должно существенно снизить затраты фермеров на приобретение семян и повысить урожайность.
В природе «клонирование» уже есть — многие дикорастущие растения могут давать семена, которые являются клонами самих себя. Такое явление в биологии называется апомиксисом. Суть его в том, что это бесполое размножение, в котором участвует только один родитель, а зародыш не оплодотворяется.
В 2019 году ученые научили рис размножаться через апомиксис, при этом около 30% семян были клонами. Теперь же биологи достигли 95% эффективности клонирования и доказали, что процесс может продолжаться как минимум в течение трех поколений.
Для этого ученые изменили три гена, которые называются MiMe. Они заставляют растение переключаться с мейоза (процесс полового размножения) на митоз (бесполое размножение). В митозе каждая клетка делится на две копии самой себя. Другое генное изменение вызывает апомиксис. В результате получается семя, из которого может вырасти растение, генетически идентичное своему родителю.
Этот метод позволил бы семеноводческим компаниям производить гибридные семена быстрее и в больших масштабах, а также предоставлять семена, которые фермеры могли бы сохранять и пересаживать из сезона в сезон. «Апомиксис в культурных растениях был объектом исследований во всем мире более 30 лет, потому что он может сделать производство гибридных семян доступным для всех, — рассказал Венкатесан Сундаресан из Калифорнийского университета, руководитель исследования. — Увеличение урожайности гибридов может помочь удовлетворить потребности растущего населения без увеличения использования земли, воды и удобрений до критического уровня».
Автор: Алиса Ершова.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
