Табачные растения были модифицированы с помощью белка, содержащегося в водорослях, чтобы улучшить их фотосинтез и увеличить рост, используя при этом меньше воды.
Метод фокусируется на фотосинтезе, сложном процессе, посредством которого растения могут использовать солнечный свет и углекислый газ для производства питательных веществ, которые питают их рост. Усиление фотосинтеза принесло бы огромную пользу продуктивности сельского хозяйства, но сложность этого процесса препятствовала многим попыткам использовать его в прошлом.
В исследованиях, опубликованных в журнале "Природные растения" , ученые использовали генетические манипуляции, чтобы увеличить фермент, который уже существует в табачном растении, ввести новый фермент из цианобактерий и белок из водорослей. Когда растения были модифицированы таким образом, их способность эффективно преобразовывать световую энергию в химическую значительно возросла. К удивлению исследователей, трансгенные растения также нуждались в гораздо меньшем количестве воды для получения более высоких урожаев.
Доказав эту концепцию на растениях табака, ученые из Эссекского университета в Колчестере в Великобритании надеются еще больше усовершенствовать технику и адаптировать ее к культурам, ориентируясь на сою, вигну и рис. Это развитие могло бы помочь справиться с неблагоприятными ситуациями, с которыми сталкивается мир в условиях климатического кризиса и необходимости более эффективного выращивания продовольствия.
Патрисия Лопес-Кальканьо, соавтор статьи, сказала: “Население планеты растет, и это означает, что нам нужно выращивать больше продуктов питания. Мы также наблюдаем последствия изменения климата, все чаще погодные условия становятся экстремальными, вследствие этого у нас будет больше засух. Это означает, что мы должны экономнее использовать воду. Нам нужно больше урожая с того же количества земли и с меньшим количеством воды.”Решение той же проблемы с помощью традиционных методов селекции растений может в конечном итоге стать возможным, сказал Лопес-Кальканьо, но займет много десятилетий. Введя ген из водорослей, исследователи смогли сократить путь, который был недоступен природе, сказала она.
В то время как ГМ-культуры подвергаются эффективному запрету в Европе. Опасности, которые люди воспринимают в генетической модификации, были совершенно иными, чем вид генетических манипуляций, использованный для создания усиленного фотосинтеза, достигнутого командой Эссекса, сказал он.
“Я не думаю, что есть о чем беспокоиться из-за этого”, - сказал Лопес-Кальканьо. "У ГM культур действительно плохая слава, поскольку она связана с крупными корпорациями, отнимающими власть у фермеров, и с чрезмерным использованием гербицидов. Но в данном случае это не так.”
Это исследование финансировалось государством, в том числе Департаментом международного развития, и любые полученные результаты будут предоставляться развивающимся странам бесплатно или без какой-либо прибыли. “Люди, которым это нужно, смогут получить к нему доступ,-сказал Лопес-Кальканьо.
Решение проблемы увеличения фотосинтеза было основной научной целью, добавила Кристин Рейнс, профессор биологии растений в Эссекском университете и еще один из авторов статьи. “Это самый фундаментальный процесс на земле – без фотосинтеза не было бы ничего”, - сказала она. "Вся пища, которую мы едим, растения и пища, которую едят наши животные, происходит из этого первичного процесса. ”Исследования в Эссексе начались в 2013 году, и, вероятно, потребуется еще пять-десять лет разработки, чтобы добраться до пика выращивания культур, использующих эту технику.
Водоросли показали многообещающие перспективы для других видов использования фотосинтеза, включая улавливание и хранение углекислого газа. Исследовательские лаборатории работают над использованием водорослей в качестве биотоплива, в качестве пищи и в качестве добавки, которая могла бы сократить выбросы метана от домашнего скота.
Краткая история ГМ в Европе в 21 веке.
Методы манипулирования генами растений и животных быстро развивались в течение последних трех десятилетий. Многие ученые считают, что пришло время переосмыслить то, как мы рассматриваем и используем методы ГМ.
ГМ-культуры были почти полностью запрещены в ЕС с момента введения моратория в 1999 году, а затем директивы в 2001 году. В настоящее время в странах-членах ЕС (в основном в Испании и Португалии) выращивается только одна форма ГМ-кукурузы, Хотя существует около 60 культур, разрешенных к использованию. Одним из стимулов к регулированию ЕС была попытка ввести рыбий ген в помидоры, которую компания в США попыталась использовать как способ получения антифриза, который позволяет камбале жить в ледяных морях, сращивая его с помидорами, чтобы сделать их более устойчивыми к холоду. Это исследование само по себе провалилось, но впечатление от “Франкенфудов” осталось.
Однако современные трансгенные методы включают в себя гораздо менее диковинные манипуляции, обычно это незначительные вариации генетического материала от сходных видов. Работа, опубликованная Эссекским университетом в понедельник, является примером: белки из водорослей были введены в табачные растения с эффектом усиления фотосинтетических возможностей растений. Высшие растения не обладают необходимыми белками.
Некоторые ученые также надеялись, что новый метод, называемый редактированием генов, может быть использован, несмотря на строгие правила ЕС. Редактирование генов включает в себя манипулирование генетическим материалом растений или животных, без добавления генов от других организмов – форма переписывания ДНК изнутри, и, таким образом, отличается от трансгенеза и других форм генетических манипуляций. Эти надежды были разбиты в июле 2018 года, когда Европейский суд постановил, что редактирование генов подпадает под те же правила, что и другие формы ГМ. Одно лишь редактирование генов не даст всех ответов.
Профессор Венди Харвуд из Центра Джона Иннеса сказала: "существует множество новых методов, и нам действительно нужны все они – мы не можем полагаться только на один. Нам нужна лучшая технология для достижения результата.”
В Великобритании, есть признаки возможного изменения в правилах после выхода Великобритании из ЕС. Борис Джонсон, премьер-министр призвал прошлым летом “освободить экстраординарный сектор бионауки Великобритании от правил антигенетической модификации и дать развивать устойчивые к фитофторозу культуры, которые будут кормить мир”.
Профессор Дейл Сандерс, директор Центра Джона Иннеса, сказал: "подход к регулированию, основанный на том, что производится, а не на технологиях, используемых для доставки продукта, был бы очень разумным.”