Новий сорт рису допоможе зменшити викиди парникових газів

Новий сорт рису допоможе зменшити викиди парникових газів

Вчені зі Швеції отримали генетично модифікований рис, плантації якого майже не викидають в атмосферу метан. Для цього рис забезпечили одним із генів ячменю, який стимулює відкладання крохмалю в стеблах і насінні рослини. Зерна такого рису більш поживні, а в корінні, навпаки, запасається менше вуглеводів. Тому ґрунтовим бактеріям, які живуть на корінні рису, дістається менше сировини для синтезу метану.

Метан — злісний парниковий газ, його молекули поглинають інфрачервоне випромінювання активніше за молекули вуглекислого газу. Внесок метану у підвищення температури, яке спостерігається відтоді, як людство почало активно впливати на клімат Землі, складає близько 20%. Основне джерело метану, яке виникло через діяльність людей, — це рисові поля. За різними оцінками, вони виробляють від 7 до 17% атмосферного метану. А оскільки людство росте і потребує все більше їжі, в майбутньому число рисових полів ймовірно суттєво зросте. Тому далекоглядні дослідники зі Швеції вже зараз отримали сорт рису, який майже не виробляє метану. Якби фермери перейшли на такий рис, вклад людства в глобальне потепління вдалося б різко скоротити.

Раніше ця ж команда вчених знайшла в ячмені ген транскрипційного фактора SUSIBA-2, який працює, в основному, в насінні рослини і підсилює виробництво крохмалю. Крохмаль — це полімер, у вигляді якого рослини запасають цукри, утворені в ході фотосинтезу. Якщо змусити ген SUSIBA-2 активно працювати в певній тканині рослини, туди стікатимуться цукри. Зрозуміло, що в рисі такий перерозподіл запасів цукрів від коріння до стебел і зерен міг би допомогти зменшити викиди метану плантаціями цієї рослини.

Справа в тому, що метан синтезується не самим рисом, а бактеріями, які живуть на його корінні. Як сировину для синтезу метану бактерії використовують ацетат та інші вуглецевмісні молекули, які утворюються після розпаду цукрів. Тому чим менше цукрів надходитиме в коріння, тим менш комфортно почуватимуться метаноутворюючі бактерії і тим менше метану виділятимуть в атмосферу рисові поля.

Вчені отримали генетично модифіковані рослини рису, в яких працював ген транскрипційного фактора ячменю SUSIBA-2. Систему управління геном теж запозичили у ячменя: у нього ген починає активно працювати тільки в присутності достатньої кількості цукрів. Напрацьований транскрипційний фактор при цьому посилює активність власного гена, а також включає інші гени, необхідні для зв'язування цукрів у крохмаль. Виходить, що система працюватиме все активніше, поки є вільні цукри. Але для початку її роботи потрібно, щоб цукри були присутні у вільному вигляді в достатніх кількостях, тому активною вона буде не в усіх частинах рослини.

В отриманому дослідниками рисі ячмінний фактор SUSIBA-2 активно напрацьовувався в насінні і стеблах рослин, утворювався в листках у ледь помітних кількостях, а в корінні не синтезувався зовсім. Така ж картина спостерігалась з активністю генів, зайнятих у переробці цукрів на крохмаль. Так вченим вдалось перенаправити потік цукрів у рослині, щоб вони якомога активніше відкладались в насінні і стеблах, а не в корінні. Окрім досягнення основної мети — зменшення утворення метану — вийшло, що насіння рису стало більш поживним і його суха маса збільшилась.

Всі метаноутворюючі бактерії мають кофермент F420. За його специфічною флуоресценцією легко відрізнити метаноутворюючі бактерії від інших. Вчені за допомогою флуоресцентної мікроскопії вивчили коріння трансгенного рису (фото вгорі), вирощеного в польових і лабораторних умовах, і побачили, що в обох випадках метаноутворюючих бактерій на його корінні менше, ніж у звичайного рису (фото внизу). Не дивно, що й метану посадки такого рису виділяли менше.

Цікаво, що ефективність системи залежала від пори року і доби, тому що включалась система перерозподілу цукрів тільки при достатньому їх напрацюванні. Так, вранці різниця у виділенні метану посадками звичайного і трансгенного рису була невеликою, але вдень різко зростала. Влітку трансгенний рис виділяв менше метану, ніж восени. На піках напрацювання цукрів генетично модифіковані рослини виділяли всього 0,3% від кількості метану, яка утворюється звичайним рисом.

Генетично модифікований рис вже пройшов трирічні польові випробування в декількох регіонах Китаю. Але оскільки ці рослини впливають на баланс ґрунтових бактерій, перед поширенням нового сорту рису знадобляться більш тривалі і детальні дослідження складу ґрунту. Крім того, прямо зараз широко розповсюдити новий сорт рису не вийде через недовіру суспільства до технологій ГМО. Тому вчені планують отримати рис з такою ж генетичною модифікацією традиційними методами — за допомогою селекції. За оцінками дослідників, на це піде близько десяти років.

X

Вхід

Завантажую...