Модификацией табака геном AtGSTF11 улучшили устойчивость этого растения к низким температурам, засухе и засоленной почве ученые Уфимского федерального исследовательского центра (УФИЦ) РАН, 24 апреля сообщает пресс-служба Уральского федерального университета.

Опыты с новым геном, выполненные на модельных растениях, показали их более высокую жизнеспособность. Результаты исследований ученые представили в статье, опубликованной в «Российском журнале физиологии растений».

Воздействие на растения стрессовых условий, таких как засуха, неблагоприятная температура, загрязнение почвы и других, на клеточном уровне выражается в виде окислительного стресса.

При таком стрессе в клетке растения образуются активные формы кислорода, разрушающие белки, нарушающие структуру ДНК и приводящие к гибели клетки или неблагоприятно сказывающиеся на ее жизнедеятельности.

Препятствуют развитию окислительного стресса в клетке существующие в ней клеточные механизмы — низкомолекулярные антиоксидантные соединения, белки (ферменты-антиоксиданты), глутатион.

Заведующий лабораторией геномики растений Института биохимии и генетики УФИЦ РАН Булат Кулуев пояснил:

«Глутатион — короткий серосодержащий пептид, который играет важную роль в защите растений от стресса. Он образуется, затем циклично переходит в окисленную и восстановленную формы и так далее. Это глутатионовый цикл. В этом процессе происходит устранение активных форм кислорода, и клетки растений не погибают».

Такой цикл задействует целый ряд генов. Исследователи добавили еще один — глутатион S-трансферазу, что и позволило им получить более жизнестойкое растение.

Крепкие растения генно-модифицированного табака в эксперименте вырастали при +15 °C (тогда как нормальной для роста табака считается температура +25 — +28 градусов), при скудном поливе (до 50 мл один раз в неделю) и в кислотной среде, которую получали, поливая почву двухпроцентным раствором хлорида натрия.

Доцент кафедры экспериментальной биологии и биотехнологий УрФУ Александр Ермошин пояснил выбор табака в качестве модельного растения для исследований:

«Табак в качестве экспериментального образца был выбран не для того, чтобы облегчить жизнь курильщикам. Табак — очень удобная для исследований модель. Во-первых, в свое время табачные компании активно финансировали исследования этого растения, и на сегодня про табак мы знаем намного больше, чем про многие другие растения: про его анатомию, физиологию, морфологию, биохимию, процессы роста и многое другое. Поэтому любые изменения, которые мы вносим в растение, легко детектировать. И, во-вторых, табак довольно легко трансформируется, хорошо растет и размножается, что тоже упрощает нашу задачу».

Полученные исследователями данные можно применять и для других сельскохозяйственных культур, в том числе для повышения приспособленности к сложным почвам картофеля, томатов и других пасленовых растений. Актуальность этих исследований вызвана тем, что площадь кислых почв на сельхозугодьях России составляет 30–33% от их общей площади в стране.

На очереди у исследователей эксперименты по стойкости сельхозкультур с новым геном к экстремальным условиям.