Рис является основной культурой, питающей почти 50 процентов населения мира, и сохранил способность выживать в меняющихся условиях окружающей среды. Урожай может расти на затопленных рисовых полях, где влажные анаэробные условия способствуют доступности аммония, а также в гораздо более сухой и дренированной почве, где повышенный уровень кислорода означает доступность большего количества нитратов. азотные удобрения — основная статья расходов при выращивании многих зерновых культур, и их чрезмерное использование оказывает негативное воздействие на окружающую среду.
Азот, который необходим всем растениям для роста, обычно присутствует в почве в форме ионов нитрата или аммония, которые усваиваются корнями растений. Для растения очень важен правильный баланс нитратов и аммония: слишком много аммония и растительные клетки становятся щелочными; слишком много нитратов, и они становятся кислыми. В любом случае нарушение баланса pH означает, что ферменты растения не работают, что влияет на здоровье растений и урожайность.Вместе с партнерами из Нанкина, Китай, команда доктора Миллера работала над тем, как рисовые растения могут поддерживать pH в этих меняющихся условиях.
Рис содержит ген OsNRT2.3, который создает белок, участвующий в транспорте нитратов. Один этот ген создает две немного разные версии белка: OsNRT2.3a и OsNRT2.3b.
После тестов для определения роли обеих версий белка команда доктора Миллера обнаружила, что OsNRT2.3b может включать или выключать транспорт нитратов в зависимости от внутреннего pH растительной клетки.Когда этот белок «b» был сверхэкспрессирован в растениях риса, они могли лучше защищать себя от изменений pH в окружающей их среде. Это позволило им поглощать гораздо больше азота, а также железа и фосфора.
Эти рисовые растения давали гораздо более высокий урожай рисового зерна (до 54 процентов больше), а их эффективность использования азота увеличилась до 40 процентов.Доктор Миллер сказал: «Теперь, когда мы знаем, что этот конкретный белок, содержащийся в рисовых растениях, может значительно повысить эффективность использования азота и урожайность, мы можем начать производить новые сорта риса и других культур. Эти открытия приближают нас к значительному приближению к возможности производить больше продуктов питания в мире с меньшим воздействием на окружающую среду ".
Эта новая технология была запатентована PBL, компанией по управлению инновациями Центра Джона Иннеса, и уже получила лицензию у 3 различных компаний на разработку новых сортов 6 различных видов сельскохозяйственных культур.Это исследование, которое будет опубликовано в Proceedings of the National Academy of Sciences, было профинансировано Исследовательским советом по биотехнологии и биологическим наукам (BBSRC) и грантами правительства Китая.