На фона на глобалното изменение на климата китайските учени наскоро постигнаха значителен напредък в разбирането на механизмите за устойчивост на топлина в ориза, идентифицирайки неговите топлоустойчиви гени и разработвайки нови сортове, подходящи за бъдещия климат.
Тяхното проучване включва полеви изпитания, симулиращи условия на висока температура, при които учените идентифицират два ключови регулаторни фактора в ориза, които усещат и реагират на топлина. Резултатите показват, че оризовите линии с модификации с един ген увеличават добива с 50 до 60 процента в сравнение с контролните линии, докато тези с модификации с двоен ген почти удвояват добива.
Очаква се подобни резултати да осигурят обещаващ нов начин за осигуряване на продоволствена сигурност в условията на глобалното затопляне. Доклад за изследването на изследователи от Центъра за върхови постижения в молекулярните растителни науки на Китайската академия на науките, Шанхайския университет Jiao Tong и лабораторията в Гуанджоу беше публикуван в списанието Cell в сряда.
Продължителните високи температури заплашват глобалната продоволствена сигурност, като увреждат жизнеспособността на цветния прашец на културите, нарушават опрашването и напълването на зърното и значително намаляват добива и качеството, според експерти. Разбирането на механизмите за устойчивост на топлина в културите и отглеждането на нови сортове, адаптирани към бъдещия климат, се превърнаха в спешна задача в селскостопанската наука.
Изследователските екипи успешно идентифицираха два критични регулаторни фактора в ориза: DGK7, вид киназа, и MdPDE1, вид липаза. Тези фактори функционират като сложна алармена система, преобразуваща външни топлинни сигнали в биологични инструкции, които клетката може да разбере, завършвайки процес на комуникация от клетъчната мембрана до ядрото.
Учените откриха, че когато високите температури заплашват клетъчната мембрана, „граничната стена“ на растителните клетки, първо се активира сентинелният DGK7, декодирайки и освобождавайки първоначалния отговор на сигнала чрез генериране на липидни пратеници. Този процес превръща и усилва външната физическа топлина във вътрешно химическо предупреждение.
Впоследствие пратеник влиза в клетката, предавайки точно външния топлинен сигнал и активирайки „средния командир“ MdPDE1, който подпомага навлизането в ядрото, основния команден център. MdPDE1 подтиква синтеза на топлоустойчиви оръжия, издържащи на топлинен стрес.
Това механично разбиране осигурява точни цели за размножаване. Изследователските екипи проведоха генетичен дизайн, базиран на DGK7 и MdPDE1, постигайки обещаващи резултати в полеви изпитания при симулирани високи температури.
„В нашите полеви опити ние зададохме пикови температури на 46 C за един до два часа през деня и оставихме температурата да се охлади вечер, имитирайки парещите дни. Качеството на ориза се подобри в сравнение с контролите, без да се засяга добивът при нормални условия“, каза Лин Хонгсюан, един от съответните автори на статията и изследовател в центъра на CAS.
„Това означава, че учените не могат само да подобрят толерантността на културите към топлина, но и да проектират прецизно „градиентни топлоустойчиви“ сортове.“
Това проучване предоставя солидна теоретична рамка и ценни генетични ресурси за подобряване на устойчивостта на топлина в основните култури, включително ориз, пшеница и царевица, като потенциално предлага нови решения за справяне със спадовете в производството на храни, причинени от глобалното затопляне, казаха изследователите.
[email protected]
Нашия източник е Българо-Китайска Търговско-промишлена палaта