Международная группа учёных выяснила, какие генетические изменения позволили рису в ходе эволюции перейти от многолетнего к однолетнему циклу жизни. Это открытие может ускорить создание устойчивых многолетних сортов риса, способных снизить экологическую нагрузку от его выращивания.
Рис – ключевая зерновая культура для половины населения мира, однако традиционные методы его возделывания истощают почву, требуют большого расхода воды и значительных трудозатрат. Многолетние сорта, которые не нужно высаживать каждый год, могли бы решить эти проблемы, но их селекция до сих пор была затруднена из-за нехватки знаний о генетических механизмах долголетия растений.
Исследователи из Юньнаньского университета (Китай) и Дюссельдорфского университета имени Генриха Гейне (Германия) сравнили геномы трёх пар близкородственных видов дикого риса из рода Oryza. В каждой паре один вид был многолетним, а другой – однолетним. Такой подход позволил выявить общие закономерности, связанные именно со сменой жизненного цикла, а не со случайными мутациями или адаптацией к местным условиям.
Анализ показал, что все три однолетних вида риса утратили 91 семейство генов, которые сохранились у их многолетних сородичей. Учёные пришли к выводу, что именно потеря этих генов стала ключевым фактором в переходе к однолетней модели существования. Эти гены отвечают за долгосрочное управление ресурсами растения: регулируют время цветения и покоя, распределяют энергию и контролируют транспортировку питательных веществ в корни и семена.
Таким образом, однолетние растения в ходе эволюции пожертвовали механизмами выживания в течение нескольких сезонов ради максимальной отдачи всех ресурсов в одно-единственное цветение. Исследование также показало, что этот переход был сложным процессом, затронувшим целые регуляторные сети, а не результатом мутации в одном или нескольких генах.
Полученные данные – это фактически дорожная карта для селекционеров. Теперь у них есть конкретный список генов-кандидатов, которые можно использовать в качестве маркеров для выведения высокоурожайных многолетних сортов риса. Следующим шагом станет экспериментальная проверка функций этих генов, что приблизит появление рисовых полей, не требующих ежегодной пересадки.