Краткое содержание
Китайская научная группа опубликовала важные результаты в журнале Nature: им удалось клонировать второй ген с высоким содержанием белка THP3-T, который был искусственно устранен при процессе одомашнения дикого кукурузного сорта. В сочетании с геном THP9-T, обнаруженным в 2022 году, эти гены позволяют увеличить содержание белка в основных сортах кукурузы с примерно 8% до 12–13% (в зерне) и более 9% (во всем растении), при этом урожайность остается стабильной. Это открытие может значительно снизить зависимость Китая от импортного соевого жмыха (современная зависимость от внешних источников белка для кормов составляет более 80%). Кроме того, оно способствует увеличению доходов фермеров и перестройке цепочки поставок белковых кормов. Однако от получения результатов в лабораторных условиях до массового внедрения потребуется несколько лет.
Детальный анализ
1. Эти гены решают ключевую проблему китайской пищевой промышленности
Кукуруза является самым высокоурожайным злаком в Китае (годовой урожай составляет 300 миллионов тонн), но у нее есть серьезный недостаток: содержание белка в зерне составляет всего около 8%, что недостаточно для потребностей животноводства. Чтобы удовлетворить эти потребности, Китай ежегодно импортирует 100 миллионов тонн сои, из которых производится соевый жмых; зависимость от внешних источников белка для кормов достигает 80%. Это означает, что потребности Китая в белке полностью контролируются зарубежными производителями.
Содержание белка в дикой кукурузе (Zea mays subspecies mexicana) составляет около 30% (в четыре раза больше, чем у современных сортов), но на протяжении тысячелетий селекционеры сосредотачивались исключительно на повышении урожайности, в результате чего гены, ответственные за высокое содержание белка, были утеряны. Теперь, благодаря клонированию генов THP3-T и THP9-T, кукуруза сможет самостоятельно производить больше белка, избавляя страну от необходимости покупать дорогой импортный соевый жмых.
2. Синергия двух генов
Совместное действие генов THP3-T и THP9-T действует как «двигатели», увеличивающие содержание белка без снижения урожайности:
- THP3-T кодирует фермент, преобразующий азот из почвы (питательные вещества из удобрений) в аминокислоты – основные составляющие белка;
- THP9-T кодирует фермент, переносящий аминокислоты в зерно кукурузы, что позволяет накапливать больше белка и снижает потери питательных веществ.
Эксперименты на полях показали, что после внедрения этих генов в популярный китайский сорт кукурузы «Zhengdan 958» содержание белка увеличилось, но урожайность не снизилась.
3. Полезные последствия для всей промышленной цепочки
- Для фермеров: цена на кукурузу с высоким содержанием белка на тонну на 200 юаней выше, что позволяет увеличить их доходы при массовом выращивании;
- Для животноводства: кукуруза с высоким содержанием белка содержит больше полезных аминокислот, что позволяет заменять часть или всю долю соевого жмыха в кормах для свиней и птиц, снижая тем самым затраты на корма;
- Для государства: увеличение содержания белка в кукурузе на 4 процентных пункта (до более 12%) может привести к сокращению импорта соевого жмыха на 30 миллионов тонн в год, что значительно уменьшит зависимость от зарубежных источников.
4. От лабораторных результатов до практического применения
Для того чтобы эти гены стали доступны для использования фермерами, необходимо пройти ряд этапов:
- Селекция гибридных сортов: смешивание улучшенных сортов кукурузы с другими сортами для получения высокобелковых вариантов, адаптированных к различным климатическим условиям;
- Тестирование в разных условиях: испытания новых сортов в основных районах производства кукурузы (Северо-Восток, Северный Китай, Юго-Запад);
- Сотрудничество с сельскохозяйственными компаниями: совместная работа над внедрением новых сортов на рынке;
- Дальнейшее исследование генетики: команда планирует обнаружить еще больше генов, способствующих повышению содержания белка в кукурузе. Весь процесс займет несколько лет, но направление развития уже определено.
Заключение
Открытие этих генов представляет собой важный шаг в развитии китайской пищевой промышленности: оно не только поможет снизить зависимость от импорта, но и принесет пользу как фермерам, так и животноводчикам. Хотя до массового внедрения потребуется время, правильный выбор направления развития обещает уменьшить зависимость Китая от зарубежных ресурсов и сделать корма для животноводства более доступными по цене.