Китайские учёные выяснили, что попытки сделать рис более устойчивым к засухе с помощью генной инженерии могут быть неэффективны из-за внутренних защитных механизмов самого растения. Исследование показало, что во время стресса растительная клетка способна блокировать работу внедрённых генов, даже если они успешно активируются.
Биоинженеры из Ичуньского университета стремились повысить эффективность фотосинтеза у риса в условиях нехватки воды. Для этого они встроили в геном растения синтетический метаболический путь, который должен был активироваться только при засухе. Расчёт был на то, что это поможет растению экономнее расходовать ресурсы и лучше переносить стресс.
На начальном этапе эксперимент выглядел успешным. При имитации засухи гены действительно активировались, и клетка начинала массово производить рибонуклеиновые кислоты (РНК) – инструкции для синтеза необходимых ферментов. Однако дальнейший анализ показал, что сами ферменты в клетках так и не появились в нужном количестве, а их активность осталась на уровне обычного риса или даже снизилась.
В результате генетически модифицированные растения не показали большей устойчивости к засухе. Более того, в некоторых тестах их клетки получили даже более серьёзные повреждения, чем у контрольных образцов. Учёные предполагают, что провал связан с двумя факторами. Во-первых, в ответ на стресс клетка может блокировать транспортировку новых белков в хлоропласты – клеточные органеллы, где и должен работать новый механизм. Во-вторых, во время засухи растение в целом сокращает синтез белков для экономии энергии, и у него просто не хватает ресурсов на производство сразу трёх новых ферментов.
Результаты исследования, опубликованные в журнале BMC Plant Biology, стали важным предостережением для разработчиков сельскохозяйственных биотехнологий. Они доказывают, что для создания устойчивых сортов недостаточно просто активировать нужные гены. Необходимо также учитывать сложные реакции растения на стресс, которые могут свести на нет усилия генных инженеров. В будущем специалистам, возможно, придётся искать способы доставлять ферменты напрямую в хлоропласты, минуя защитные барьеры клетки.