Международной команде ученых удалось размножить коммерческий гибридный сорт риса в виде клона через семена с эффективностью 95 процентов. Это может снизить стоимость гибридных семян риса, сделав высокоурожайные, устойчивые к болезням сорта риса доступными для фермеров с низким доходом во всем мире.
Гибриды сельскохозяйственных культур первого поколения часто демонстрируют более высокую производительность, чем их родительские штаммы, явление, называемое гибридной силой.
Но это положение не сохраняется, если гибриды скрещиваются для второго поколения. Поэтому, когда фермеры хотят использовать высокопроизводительные гибридные сорта растений, им необходимо каждый сезон покупать новые семена.
Рис, основная культура для половины населения земного шара, является относительно дорогостоящим для выращивания в качестве гибрида для повышения урожайности примерно на 10 процентов. Это означает, что преимущества гибридов риса еще не дошли до многих фермеров мира.
Одним из решений этой проблемы было бы разведение гибридов в виде клонов, которые оставались бы идентичными от поколения к поколению. Многие дикие растения могут производить семена, которые являются клонами самих себя, этот процесс называется апомиксис.
«Если у вас есть гибрид, если вы можете вызвать апомиксис, вы можете сажать его каждый год», — говорят ученые. Однако оказалось трудно добиться переноса апомиксиса на основные сельскохозяйственные растения.
В 2019 году ученые добилась апомиксиса на растениях риса, при этом около 30 процентов семян являются клонами. Теперь они достигли 95-процентной эффективности клонирования, используя коммерческий гибридный сорт риса, и показали, что этот процесс может поддерживаться как минимум в трех поколениях.
Одноэтапный процесс включает в себя модификацию трех генов, называемых MiMe, которые заставляют растение переключаться с мейоза, процесса, который растения используют для образования яйцеклеток, на митоз, при котором клетка делится на две копии самой себя.
Другая модификация гена вызывает апомиксис. В результате получается семя, из которого может вырасти растение, генетически идентичное своему родителю.
По словам ученых, этот метод позволит семеноводческим компаниям производить гибридные семена быстрее и в больших масштабах, а также предоставлять семена, которые фермеры смогут сохранять и пересаживать из сезона в сезон.
По словам ученых, результаты могут быть применены и к другим пищевым культурам. В частности, рис является генетической моделью для других зерновых культур, включая кукурузу и пшеницу, которые вместе составляют основные продукты питания в мире.
Работа была опубликована в Nature Communications.