Выявлен генетический фактор одомашнивания африканского риса

Африканский рис (Oryza glaberrima) наряду с жемчужным просом (Pennisetum americanum) и сорго двуцветным (Sorghum bicolor) — один из основных исходных культурных злаков Западной Африки. Однако если доместикация риса, кукурузы, и пшеницы активно изучается современными генетиками и благодаря этим данным были выяснены многие вопросы, то тема исконных хлебных культур не может похвастаться таким вниманием со стороны ученых. Она по-прежнему остается вне охвата как генетики, так и археологии.

Зона распространения африканского риса (Oryza glaberrima)
(серым обозначена зона, где собирался материал для исследования)

Международный коллектив ученых под руководством китайских исследователей Венгуанга Ву и Жоуфенга Жу из сельскохозяйственного университета в Пекине попробовали восполнить этот пробел. Сравнение генотипов культурного африканского риса (Oryza glaberrima) и его дикого предшественника (Oryza barthii) выявило в культурной форме злака мутацию однонуклеотидного локуса (SNP) в гене GL4. Она затронула только один нуклеотид, создав преждевременный стоп-кодон в последовательности этого гена. Это дезактивирует работу этого гена, что приводит к такому ценному для культурных злаков качеству как предотвращение осыпания после созревания. Интересно, что нежелательным последствием этой мутации было уменьшение размера семян в сравнении с дикой формой. Однако возможность собрать урожай семян до того, как они упадут на землю, целиком перевешивала этот недостаток.

Зерна культурного африканского риса (Oryza glaberrima) и его дикого предшественника (Oryza barthii)

Важно, что африканский рис и азиатский рис — систематически близкие виды. Они входят в один и тот же род Oryza. Поэтому название «рис» здесь полноправное, а не формальное наименование (например, так называемый «водный рис», который исходно в диком состоянии собирался индейцами Северной Америки и сейчас часто продается как «дикий рис», к каким-либо культурным или диким формам риса не имеет никакого отношения и относится к совершено иному ботаническому роду Zizania). И здесь вдвойне интересно, что затронутый мутацией ген GL4 у африканского риса (Oryza glaberrima) — гомолог гена SH4 азиатского риса (Oryza sativa). А мутация именно в этом гене (SH4) как раз связана с предотвращением осыпания зерен у прародителя культурного риса. Получается, что мутации в схожих генах у разных, хотя родственных видов приводит к схожим изменениям в фенотипе. Эти факты находятся полностью в согласии с законом гомологичных рядов Вавилова, согласно которому близкородственные виды отличаются схожими рядами изменчивости, подобно тому, как химические элементы из одной группы периодической таблицы Менделеева обладают схожими свойствами.

Выращивание африканского риса в Западной Африке

Вновь удивительно осознавать, насколько велика была проницательность великого генетика Николая Ивановича Вавилова, если в новом тысячелетии благодаря современным методам молекулярной генетики, подтверждаются те модели, которые были выведены еще в начале XX века в условиях гораздо более скромной технологической базы.

Что касается самой доместикации африканского риса, если суммировать все обнаруженные факты, то самым важным этапом в одомашнивании этого злака оказались те генетические изменения, которые предотвратили его способность к осыпанию. То, что эта способность оказалась ценнее размера зерен и что схожие изменения затронули другие злаки, говорит в пользу того, что именно этот процесс являлся ключевым в превращении диких форм злаков в культурные формы.

Источник: Nature