Китайские исследователи представили инновационный подход к селекции, позволяющий оперативно разрабатывать климатически оптимизированные культуры, которые обеспечивают более высокую урожайность в обычных условиях и значительно уменьшают потери при тепловом стрессе как для зерновых, так и для овощных растений. Данное исследование, возглавляемое профессором Сюй Цао из Института генетики и биологии развития при Китайской академии наук, было опубликовано в журнале Cell 13 декабря.
По мере приближения 2050 года, когда мировое население может достичь 10 миллиардов человек, необходимость увеличения продовольственного производства на 60% становится очевидной. Учитывая изменения климата и связанные с ними проблемы, такие как повышение температуры, угроза урожайности сельскохозяйственных культур возрастает. Например, повышение температуры на 2 °C в вегетационный период может привести к снижению урожая на 3–13%.
Исследователи акцентировали внимание на необходимости создания «климатически-умных» культур, которые будут способны обеспечивать высокую урожайность при нормальных погодных условиях и сохранять стабильные результаты даже в условиях теплового стресса. Ключевую роль в этом процессе играет ген инвертазы клеточной стенки (CWIN), который регулирует отношения между источниками и акцепторами в растениях.
С применением нового метода, известного как климатически-чувствительная оптимизация распределения углерода по поглотителям (CROCS), ученые модифицировали экспрессию генов CWIN у риса и томатов. Добавление элемента теплового шока в промоторы генов CWIN увеличивает их активность как в лабораторных, так и в полевых условиях. Многосезонные испытания показали значительное повышение урожайности томатов на 14–47% в нормальных условиях и спасение до 100% возможных потерь урожая при тепловом стрессе. Рисовые сорта, улучшенные по этой стратегии, продемонстрировали рост урожайности на 7–13% в нормальных условиях и на 25% в стрессовых условиях.
Профессор Сюй отметил, что метод CROCS представляет собой эффективный инструмент для быстрого улучшения урожайности и разработки климатически устойчивых культур путем целенаправленного редактирования генов. Эти разработки также тестируются на других культурах, таких как соя, пшеница и кукуруза.
