Модификация посевов риса для защиты от гербицидов вызывает резкий рост сорняков у соседей

Ранее ученые обнаружили, что когда генетически модифицированный признак переходит от культурного растения к близкородственному сорняку, сорняк приобретает инженерные преимущества культуры — например, устойчивость к вредителям — только в присутствии вредных насекомых.Исследователи говорят, что это новое исследование является удивительным примером потока генов от сельскохозяйственных культур к сорнякам, который делает сорняки более жизнеспособными даже без воздействия окружающей среды.Предполагаемая причина: этот метод модификации усиливает собственный механизм контроля роста растения, по сути, заставляя его расти быстрее — привлекательная черта сельскохозяйственных культур, но рецепт потенциальных проблем с сорными родственниками, которые могут вытеснить урожай.«Наш следующий вопрос заключается в том, можно ли разработать этот метод увеличения роста растений для какой-либо культуры.

Мы хотим знать, смогут ли производители получить более высокие урожаи урожая, а затем, если он скрестится с родственным сорняком, может ли это сделать сорняк более плодовитым », — сказала Эллисон Сноу, профессор эволюции, экологии и биологии организмов. из Университета штата Огайо и ведущим автором статьи.«Для любого трансгена необычно такое положительное влияние на диких родственников и тем более на устойчивость к гербицидам», — сказала она. «Но мы думаем, что знаем почему: вероятно, потому, что путь, регулируемый этим геном, так важен для растения».

Работа является результатом длительного сотрудничества Сноу со старшим автором Бао-Ронг Лу, профессором Университета Фудань в Шанхае. Их публикация появляется в Интернете в журнале New Phytologist.

Глифосат-убийца сорняков, продаваемый под торговой маркой Roundup, убивает растения, подавляя связанный с ростом путь, активируемый геном epsps. Биотехнологические компании внедрили мутировавшие формы аналогичного гена микробов в культурные растения, в результате чего получили кукурузу и соевые бобы «Roundup Ready», которые остались неповрежденными из-за широкого применения гербицидов.Но в этом исследовании исследователи использовали другой метод, усилив активацию нативного гена epsps в растениях риса — процесс, называемый сверхэкспрессией, — чтобы дать растениям достаточно сил, чтобы выжить после применения гербицида.

Поскольку компании, которые генетически модифицируют товарные культуры, не раскрывают полностью свои методы, Сноу и ее коллеги не уверены, насколько распространенным может быть этот метод сейчас или в будущем.«Это относительно новый способ придать урожай особый признак: взять собственный ген растения и усилить его», — сказал Сноу. «Мы еще не знаем, можно ли будет обобщать наши выводы, но если да, то это определенно будет важно».Чтобы сверхэкспрессировать нативный ген в рисе, ученые прикрепили к нему промотор, который дал растению дополнительную копию его собственного гена и обеспечил постоянную активацию этого гена.

Исследователи провели испытания с рисом и четырьмя штаммами родственника того же вида, сорняков — ядовитого растения, заражающего рисовые поля по всему миру. Скрещивая генетически измененный устойчивый к гербицидам рис с сорным рисом, чтобы имитировать то, что происходит в естественных условиях в поле, исследователи создали гибриды культур-сорняков, которые росли больше и давали больше потомства, чем неизмененные аналоги — даже без каких-либо гербицидов.В регулируемых полевых экспериментах гибриды, содержащие сверхэкспрессированный ген, давали на 48–125 процентов больше семян на растение, чем гибридные растения без модифицированных генов.

У них также были более высокие концентрации ключевой аминокислоты, более высокая скорость фотосинтеза и лучший рост неоперившихся семян, чем в контрольной группе — все это предполагалось признаками лучшей приспособленности с точки зрения эволюции.«Пригодность сложно измерить, но вы можете сделать вывод, что если ген дает вам намного больше семян на растение по сравнению с контролем, это, вероятно, повысит приспособленность растений, потому что эти гены будут представлены в более высоком проценте в будущих поколениях. , — сказал Сноу.

Когда Сноу и Лу решили изучить этот новый метод генной инженерии, они не знали, чего ожидать.«Наши коллеги разработали эту новую трансгенную особенность риса, и мы не знали, будет ли она полезной для здоровья, стоимостью или нейтральной», — сказал Сноу. «С большинством типов генов устойчивости к гербицидам дикие растения не принесут пользы, если гербицид не распылен.

Многие трансгены сельскохозяйственных культур либо селективно нейтральны в диких растениях, либо, если они приносят пользу, это зависит от факторов окружающей среды, таких как наличие насекомых, болезней или гербицидов ».У Snow есть история в этой области исследований. Она обнаружила, что гены сельскохозяйственных культур могут сохраняться в родственных сорняках на протяжении многих поколений.

В 2002 году она провела исследование, которое впервые показало, что ген, искусственно введенный в культурные растения для защиты от вредителей, может мигрировать к сорнякам в естественной среде и делать их сильнее. Она также входила в состав национальных комиссий, которые следят за высвобождением генетически модифицированных видов в окружающую среду и дают рекомендации.Она заинтересована в выявлении новых возможных результатов выращивания гибридов между культурой и сорняками, содержащих генетические модификации, но она не разделяет мнения о возможных рисках и преимуществах генетически модифицированных культур.

«Это не всегда конец света, если сорняк начинает становиться все более распространенным после приобретения нового признака — могут быть эффективные способы борьбы с этим сорняком», — сказал Сноу. «Вы просто не можете делать радикальные обобщения о генной инженерии, а знания, полученные в результате экологических исследований, подобных нашему, могут помочь в оценке рисков и надзоре за биобезопасностью».

Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *