Международная команда успешно размножила коммерческий гибридный сорт риса как клон из семян с 95-процентной эффективностью. По данным Калифорнийского университета в Дэвисе, это может снизить стоимость семян гибридного риса, позволяя фермерам с низкими доходами по всему миру получить доступ к высокоурожайным, устойчивым к болезням вариантам риса.
Половина населения мира зависит от риса как основного продукта питания, но гибридизация риса является достаточно дорогой и повышает урожайность лишь примерно на 10 процентов.
По словам Гурдева Хуша, почетного адъюнкт-профессора кафедры растениеводства Калифорнийского университета в Дэвисе, это свидетельствует о том, что преимущества гибридов риса еще не охватили значительную часть мировых фермеров.
Хуш прилагал усилия для создания новых высокоурожайных сортов риса, работая в Международном исследовательском институте риса с 1967 года до своего выхода на пенсию в Калифорнийском университете в Дэвисе в 2002 году. За это достижение он был награжден Всемирной пищевой премией в 1996 году.
Воспроизведение гибридов как клонов, которые будут оставаться неизменными от поколения к поколению без дальнейшего разведения, может быть одним из подходов к этой проблеме. Феномен, известный как апомиксис, позволяет многим диким растениям создавать семена, которые являются точными копиями самих себя.
«Если у вас есть гибрид, если вы можете вызвать апомиксис, вы можете сажать его каждый год», — сказал Хуш.
На кафедре биологии растений и наук о растениях Калифорнийского университета в Дэвисе группа под руководством профессора Венкатесана Сундаресана и доцента Имтияза Хандая четыре года назад осуществила апомиксис в растениях риса, причем примерно 30 процентов семян были клонами.
Используя коммерческий гибридный сорт риса, Sundaresan, Khanday и коллеги из Франции, Германии и Ганы продемонстрировали, что процесс можно поддерживать по крайней мере в течение трех поколений и достичь клональной эффективности 95 процентов.
«Апамиксис в сельскохозяйственных растениях является объектом всемирных исследований в течение более 30 лет, поскольку он может сделать производство гибридных семян доступным для всех», — сказал Сундаресан. «Полученное увеличение урожайности может помочь удовлетворить глобальные потребности растущего населения без увеличения использования земли, воды и удобрений до неустойчивых уровней».
По словам Сундаресана, результаты могут быть применены к другим пищевым культурам. В частности, рис служит генетическим шаблоном для других зерновых культур.
Введение бесполого размножения через семена (апомиксис) в виды сельскохозяйственных культур может революционизировать сельское хозяйство, позволяя клонально размножать гибриды F1 с повышенной урожайностью и стабильностью. Доказано, что разработка синтетического апомиксиса возможна в инбредном рисе путем инактивации трех генов (MiMe), что приводит к преобразованию мейоза в митоз в линии, которая эктопически экспрессирует партеногенетический триггер BABYBOOM1 (BBM1) в яйцеклетках. Однако только 10-30% семян являются клоновыми. Здесь мы показываем, что синтетический апомиксис может быть достигнут в гибриде риса F1 путем индукции мутаций MiMe и экспрессии BBM1 яйцеклетками за один шаг. Мы создаем гибридные растения, которые дают более 95% клонового семян в нескольких поколениях. Клональные апомиктические растения сохраняют фенотип гибрида F1 в течение следующих поколений.