Молекулярные биологи модифицировали один из генов растений таким образом, что они начали воспринимать молекулы одного из противогрибковых средств в качестве сигнала наступления засухи, что позволяет в прямом смысле управлять их чувствительностью к отсутствию воды, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature.
Шон Катлер из университета Калифорнии в Риверсайде и его коллеги на протяжении многих лет работали над созданием синтетического аналога абсцизовой кислоты (ABA) — особого фитогормона, который управляет реакцией растения на засуху. Клетки флоры начинают выделять молекулы этого вещества при нехватке воды, что заставляет листья, стебель, соцветия и другие части растения закрывать поры, замедлять рост и тем самым уменьшать потери воды.
Как отмечают исследователи, абсцизовая кислота, несмотря на ее относительно простую структуру, оказалась крайне несговорчивым союзником для биохимиков. Ее относительно дорого синтезировать, она меняет свою структуру под действием лучей света и быстро распадается внутри самих растений. Все это не позволяет использовать данный фитогормон в условиях ферм и домашних хозяйств. Многочисленные попытки создать синтетический аналог ABA, которые ученые предпринимали в последнее десятилетие, закончились неудачно.
По этой причине группа Катлера решила пойти другим путем — они не стали пытаться подобрать замену абсцизовой кислоте, а просто «перепрограммировали» тот клеточный рецептор, который управляет реакцией на засуху. Они просто заменили ту его часть, которая непосредственно отвечала за распознавание молекул ABA, на синтетическую белковую цепочку, реагирующую на молекулы мандипропамида, популярного среди фермеров средства для борьбы с грибками.
Эту версию гена они вставили в клетки сразу двух растений — обычных садовых помидоров и арабидопсиса, растительного аналога лабораторных мышей. Такие генно-модифицированные растения спокойно переживали даже очень сильные засухи, если в их ограниченный водный рацион добавлялась доза фунгицида. С другой стороны, при достаточном количестве воды они росли не хуже, чем обычные растения, что выгодно отличает их от стойких к засухе сортов, обладающих низкой урожайностью.
«Нам успешно удалось перепрофилировать фунгицид и заставить его исполнять новую роль, создав новый химический рецептор, что ранее никому не удавалось сделать. Мы ожидаем, что стратегия «перепрограммирования» реакции растения на разные стимулы при помощи инструментов синтетической биологии поможет нам использовать другие агрохимикаты для управления прочими полезными чертами растений — к примеру, устойчивостью к болезням или скоростью роста», — заключает Катлер.
