Генетики выводят новые сорта злаков

Новый рис против глобального потепления

Что нужно делать для того, что бы снизить неблагоприятные эффекты от глобального потепления? Выводить такие сорта сельскохозяйственных растений, которые нормально переносят засуху! Именно этим и занимаются американские генетики — недавно они вывели новый сорт риса, который нормально переносит как засуху, так засоление почв и нехватку азотистых удобрений.

Фото:

Согласно ряду моделей, составленных учеными еще более десяти лет назад, глобальное потепление на Земле скорее всего будет развиваться по следующему сценарию — таяние льдов на полюсах приведет к перераспределению зон выпадения осадков. В итоге в умеренных поясах будет куда более влажно, чем сейчас, а приэкваториальные и субтропические области, наоборот, "засохнут". Таким образом, пригодными для земледелия в данных регионах останутся только районы, лежащие рядом с океаническими и морскими побережьями (они по-прежнему будут подвержены влиянию муссонов, которые, однако, станут менее мощными), а более континентальные области превратятся если не в пустыню, то в сильно засушливую степь.

Сами понимаете, подобный прогноз не только не радует жителей, обитающих в вышеупомянутых природных зонах, но и заставляет беспокоиться власти данных регионов. Ведь до сих пор большая часть сельскохозяйственной продукции на Земле выращивается именно в этих зонах! Получается, что глобальное потепление приведет не только к массовой гибели жителей тропических и субтропических стран, но и к углублению общего продовольственного кризиса на планете!

Исходя из этого, ученые решили в очередной раз не ждать "милостей от природы", а хорошенько подготовиться к грядущим катаклизмам. И хотя до сих пор нет никаких признаков, что данный катастрофический сценарий начал выполняться природой, они уже начали экспериментировать с различными сельскохозяйственными растениями, пытаясь при помощи генетической модификации повысить их устойчивость к засухе.

Первые успехи на этом пути уже имеются — в прошлом году генетики из компании Arcadia Biosciences (США) смогли путем генетический модификации получить устойчивую к сильным засухам кукурузу. Испытания показали, что даже при самых сильных засухах это растение не снижает своей урожайности по сравнению с нормальным по влажности сезонам. Все это настолько впечатлило американских фермеров, что они быстро раскупили первую партию семян, засеяв новым сортом уже свыше 50 тысяч гектаров!

Поупражнявшись с кукурузой, генетики решили заняться модификацией другого, более сложного, и в то же время куда более востребованного в тропиках и субтропиках объекта — риса. Как мы знаем, сейчас около четырех миллиардов человек на Земле (то есть почти половина человечества) считают этот злак своим основным продуктом питания! А рис, как мы помним, весьма болезненно реагирует на любое, пусть даже самое маленькое уменьшение влажности — для его произрастания требуется много воды.

Однако перед тем, как начать работу по генной модификации в сторону засухоустойчивости, ученые рассчитали, что еще нужно изменить в геноме риса. Исходя из того, что уменьшение влажности часто сопровождается засолением почв, они решили добавить растению и тот участок ДНК, который позволил бы ему справиться и с этой проблемой. Кроме того, засуха всегда сокращает присутствие в почве естественных азотистых удобрений — значит, решили исследователи, нужно сделать еще и так, чтобы новый сорт эффективнее усваивал азот.

В итоге в растение было введено три весьма и весьма различных гена. Первый, который повышал засухоустойчивость риса, ученые взяли у распространенной почвенной бактерии Agrobacterium tumefaciens. Второй, повышающий засухоустойчивость, был позаимствован у ячменя (Hordeum vulgare). Ну и третий, позволяющий растению быть более терпимым к засолению почвы, предоставило растение, весьма успешно растущее на солончаках — резуховидки Таля (Arabidopsis thaliana), которое является представителем семейства крестоцветных и дальним родственником капусты.

И вот, внедрив все три гена в ДНК риса и проследив за тем, чтобы все они нормально прижились в геноме, биологи решили проверить, насколько хорошо их "детище" может сопротивляться засухе и связанным с ней проблемам. В итоге выяснилось, что в условиях засухи различной интенсивности, урожайность модифицированного сорта оказалась на 12-17 процентов выше, чем того риса, от которого произошел этот штамм. Проблему нехватки удобрений этот сорт тоже решил куда лучше — его урожайность была на 13-18 процентов выше, чем у предковой формы. Более того, когда тому и другому рису предложили сразу засуху и нехватку питательных веществ, модифицированный сорт уродился на 15 процентов обильнее!

Однако самый большой успех ожидал ученых в решении проблемы повышенной засоленности почв. Новый рис, посеянный на весьма соленых участках земли, продемонстрировал куда более высокую урожайность, чем его передковая форма — разница составляла 42 процента. Результаты подобного эксперимента весьма обрадовали земледельцев из Индии — именно в этой стране в последнее время засоление почв стало приобретать характер национального бедствия. Так что, судя по всему, первыми покупателями этого сорта будут компании этой страны.

Впрочем, по мнению ученых, выведенный ими модифицированный сорт могут использовать жители любых тропиков и субтропиков нашей планеты — он совершенно не привязан к определенному типу почв и может с одинаковым успехом расти в Азии, Африке, Америке и других регионах. И хотя первые испытания проводились в Кении, однако эксперименты на опытных делянках в других регионах Земли показали примерно такие же результаты. Вдохновленные удачей, ученые приступили к новому проекту — созданию модифицированного сахарного тростника, который так же будет устойчив к засухе, а также засолению почв и недостатку азотистых удобрений (эта работа осуществляется по заказу министерства сельского хозяйства Индонезии).

Итак, новый модифицированный сорт не допустит массового голода в жарких регионах нашей планеты даже в том случае, если худшие прогнозы относительно глобального потепления оправдаются. Что касается опасности нового риса для естественных экосистем, о которой традиционно завели речь "зеленые", то о таковой говорить не приходится — рис, как и многие другие злаки, является элементом "пионерного" сообщества, которое возникает лишь на территориях с нарушенной растительностью. Такие растения в принципе не способны вытеснить других представителей флоры, ибо они обитают лишь в тех местах, где кроме них никто не может жить. Поэтому конкурентно вытеснить лесную или саванную растительность этот сорт не может — у него на это силенок не хватит…