Skip to main content

New commercial EUropean RICE (Oryza sativa) harbouring salt tolerance alleles to protect the rice sector against climate change and apple snail (Pomacea insularum) invasion

Article Category

Article available in the folowing languages:

Wprowadzenie zróżnicowania genetycznego w uprawach ryżu w celu ochrony przed zmianą klimatu i inwazją szkodników

Ryż jest jedną z najważniejszych roślin zbożowych na świecie. Aby rozwiązać problem wrażliwości ryżu na zasolenie i przeciwdziałać inwazji szkodników, europejscy naukowcy opracowali w drodze hodowli nowe odmiany o zwiększonej tolerancji na sól.

Zmiana klimatu i środowisko
Żywność i zasoby naturalne
Zdrowie

Wzrost temperatury na świecie w ciągu ostatnich 50 lat zwiększył poziom zasolenia, szczególnie na obszarach przybrzeżnych, gdzie zjawisko to spowodowane jest podniesieniem się poziomu morza i niedoborem wody. Zasolenie wpływa na wzrost i rozmnażanie się roślin, negatywnie oddziałując na produkcję ziaren ryżu. Jednocześnie uzdatnianie wody morskiej stało się najbardziej skuteczną metodą zwalczania gatunków ślimaka błotnego z rodzaju Pomacea, który zjada nasiona i sadzonki ryżu na polach ryżowych, powodując straty rzędu dziesiątek miliardów euro rocznie.

Wprowadzanie zróżnicowania genetycznego w uprawach ryżu

Aby przeciwdziałać negatywnemu wpływowi uzdatniania wody morskiej, ale także złagodzić skutki zasolenia wody spowodowane zmianą klimatu, naukowcy pracujący w ramach współfinansowanego ze środków UE projektu NEURICE opracowali komercyjne odmiany ryżu. „Naszym celem było uzyskanie odmian ryżu odpornych na stres abiotyczny (zasolenie) i stres biotyczny (ślimak błotny)”, wyjaśnia koordynator projektu, Salvador Nogués Mestres. Projekt NEURICE zgromadził ekspertów z różnych dziedzin naukowych, takich jak biotechnologia, fizjologia roślin, rolnictwo i rozwój rolnictwa, elektrofizjologia oraz sygnalizacja komórkowa. Partnerzy wyselekcjonowali marker tolerancji na sól o nazwie Saltol z tradycyjnej indyjskiej odmiany ryżu, która uważana jest za jedną z najbardziej odpornych na sól. Następnie kilkakrotnie skrzyżowali ją z najlepszymi hiszpańskimi, francuskimi i włoskimi szczepami ryżu, wybierając te rośliny potomne, które zachowały region genomowy tolerancji na sól. Jest to strategia zwana introgresją. Tolerancję na zasolenie tych roślin potomnych sprawdzono w testach hydroponicznych w kontrolowanych warunkach szklarniowych. Jednocześnie naukowcy zbadali kluczowe mechanizmy związane z kontrolą tolerancji na zasolenie na poziomie molekuł, komórek i całych roślin oraz wysekwencjonowali setki odmian ryżu, aby znaleźć nowe geny związane z tolerancją na sól. „Introgresja markera w ciągu zaledwie dwóch lat jest bardzo trudna i, o ile wiemy, opracowaliśmy najszybszy protokół hodowli krzyżówki wstecznej w historii”, podkreśla Salvador Nogués Mestres. Naukowcy przeanalizowali ponad 70 markerów DNA w każdym pokoleniu, aby wybrać pojedyncze rośliny o najwyższym odsetku europejskiego genomu różnorodności. Ponadto przełomowa metoda szybkiego rozmnażania, w tym technika ratowania zarodków in vitro, zmusiła niedojrzałe zarodki ryżu do wykiełkowania miesiąc wcześniej i umożliwiła trzy zbiory w roku. W ten sposób naukowcy z powodzeniem wprowadzili region chromosomalny, najszybciej rozmnażając zarodki, jednocześnie unikając technologii transgenicznych. Co ważne, nowe odmiany ryżu odporne na sól zachowały cechy wymagane dla regionalnego środowiska naturalnego.

Przyszłość odmian ryżu odpornych na sól

Biorąc pod uwagę, że Europa produkuje dwie trzecie spożywanego ryżu w ilości przekraczającej trzy miliony ton rocznie, utrzymanie zdrowia upraw ryżu ma ogromne znaczenie dla rolnictwa i bezpieczeństwa żywnościowego. Naukowcy odkryli nowe geny i allele, które można teraz wykorzystać w celu lepszego dostosowania europejskich odmian ryżu do nowych warunków narzuconych przez zmianę klimatu, takich jak większe zasolenie, wyższe temperatury i mniejsza dostępność wody. Jak mówi Salvador Nogués Mestres: „Najważniejszym osiągnięciem projektu było zwiększenie świadomości europejskich rolników na temat ślimaka błotnego i tego, jak uniknąć jego rozprzestrzeniania się na głównych europejskich obszarach produkcji ryżu”. Wprowadzenie tych nowych europejskich odmian ryżu odpornych na sól może doprowadzić do wyeliminowania ślimaka błotnego w całej Europie poprzez uzdatnianie wody morskiej. Będzie to miało pozytywny wpływ na środowisko, społeczeństwo i gospodarkę bez konieczności korzystania z mniej skutecznych i wysoce zanieczyszczających metod chemicznych. Zdobyta podczas NEURICE wiedza ekspercka w zakresie produkcji nowych odmian ryżu odpornych na sól, odkrycie nowych genów tolerujących sól, jak również nowe odmiany jako takie zostaną wykorzystane w europejskich uprawach i przetwórstwie ryżu. W połączeniu z udoskonalonymi praktykami zarządzania, takimi jak racjonalne zużycie wody i wdrożenie systemów zdalnego monitorowania zasolenia, znacznie unowocześni to uprawę ryżu.

Słowa kluczowe

NEURICE, ryż, zasolenie, uzdatnianie wody morskiej, ślimak błotny, zróżnicowanie genetyczne, tolerancja na sól, introgresja

Znajdź inne artykuły w tej samej dziedzinie zastosowania