Индийские учёные предложили комплексный подход к созданию сельхозкультур, устойчивых к засухе, засолению почв и экстремальным температурам. По их мнению, объединение мультиомиксных технологий и геномного редактирования CRISPR/Cas9 способно запустить «вторую зелёную революцию» и обеспечить глобальную продовольственную безопасность. Обзорная статья опубликована в журнале Discover Plants.
Неблагоприятные погодные условия и деградация почв приводят к потере от 40% до 70% урожая ключевых продовольственных культур в мире. Только засуха сокращает урожайность риса на 50%, сои – на 42%, кукурузы – на 40%. Засоление почв, которому уже подвержено около 20% орошаемых земель, наносит сопоставимый ущерб, и к 2050 году, по прогнозам, эта доля может вырасти до 50%. Эти стрессовые факторы часто действуют одновременно, усиливая негативный эффект.
Исследователи из университета Банастхали Видьяпитх считают, что традиционной селекции недостаточно для решения проблемы. Они предлагают использовать так называемый паномиксный подход – интегрировать данные из разных областей молекулярной биологии: геномики, протеомики, метаболомики и других. Это позволяет составить полную картину того, как растение реагирует на стресс на всех уровнях, и выявить ключевые гены и белки, отвечающие за выживаемость.
Полученные знания уже применяют для направленного изменения генома с помощью технологии CRISPR/Cas9. Она позволяет точно редактировать гены, отвечающие за устойчивость к неблагоприятным условиям. Такой подход уже принёс практические результаты. В Индии выведен сорт риса DRR Dhan 100, в котором отредактирован ген OsCKX2. Это повысило число зёрен и ускорило созревание, сохранив урожайность в условиях засухи. Другой сорт, Pusa Rice DST1, эффективнее использует воду и лучше переносит засоление благодаря «отключению» гена-регулятора DST.
Аналогичные разработки ведутся для пшеницы, кукурузы и сои, где учёные редактируют гены, связанные с реакцией на засуху и жару. Несмотря на успехи, остаются технологические сложности: риски нецелевых мутаций, низкая эффективность доставки редактирующих систем в клетки растений и необходимость длительных полевых испытаний новых сортов в разных климатических зонах.
Авторы обзора подчёркивают, что для широкого внедрения технологии нужно не только научное, но и регуляторное развитие. Они призывают создавать международные базы данных геномно-отредактированных организмов. Это обеспечит прозрачность, поможет регуляторам и упростит мировую торговлю сельхозпродукцией, поскольку правила в отношении таких культур в разных странах пока сильно различаются.