На прошлой неделе в Воронеже завершилось одно из главных событий в области науки в регионе – пятая постгеномная конференция. Одним из ее спикеров стал ученый из Нью-Дели Джардиш Гупта Капуганти, заведующий лабораторией индийского Национального института исследований генома растений, автор пяти книг и обладатель нескольких национальных и международных наград в области науки.
В интервью порталу 36on.ru молодой ученый рассказал о разработанной им биотехнологии, которая призвана влиять на выживаемость растений в экстремальных условиях и, как следствие, бороться с проблемами голода. Также биотехнолог поделился своим видением идеального мира, к которому цивилизация может прийти благодаря науке, и анонсировал планы по созданию совместного проекта с коллегами из Воронежа.
Джардиш, на днях вы прочли лекцию на тему: «Роль оксида азота в адаптивной реакции растений к гипоксии и устойчивости к затоплению». Расскажите, пожалуйста, подробнее о вашем исследовании – в чем суть, как долго вы занимались этой проблемой и к чему пришли.
– Мое выступление было посвящено исследованию, которым я занимался последние пять лет. Опыты начались по возвращении в Индию после работы в различных центрах Европы. Я изучал роль оксида азота в привыкании растений к стрессу, как с помощью этой маленькой молекулы передаются сигналы при адаптации. Кроме того, последние годы я исследовал роль неорганического бинарного соединения азота с кислородом во взаимодействии растения с патогенами и в прорастании семян. На примере Chickpea (нута – прим. ред.) было доказано, что действительно NO имеет важное значение в этом процессе – он влияет на прорастание семян через регуляцию процесса клеточного дыхания. Проблема состоит в больших потерях на начальном этапе – выживают только 50% растений. После добавления этой молекулы фермеры могут улучшить процент прорастания.
Доктор Капуганти в качестве члена Оксфордского общества научных сотрудников, 2012-2014 гг.
Помимо этого, часть моих исследований была посвящена альтернативной оксидазе, митохондриальному белку – переносчику электронов. Стало понятно, что если у растений больше альтернативной оксидазы, то они становятся более устойчивыми к стрессу, в том числе к затоплению. Эта проблема имеет большое значение и в Индии, и в остальной части мира – во многих странах. Решить ее очень важно, чтобы улучшить качество сельскохозяйственной продукции.
Есть ли промежуточный результат в процентах – сколько раньше погибало растений до ваших исследований и сколько сейчас?
– На примере Chickpea было показано, что если не проводить обработку растений оксидом азота, то будет прорастать лишь 40% семян, а если проводить – то 90% семян. Эти данные были опубликованы в Journal of Experimental Botany (Оксфордский университет, Великобритания – прим. ред.). Кроме того, увеличенный процент прорастаний наблюдался и у гибридов растений с низкой и высокой концентрацией оксида азота.
Работа велась только на нуте или использовались и другие растения?
– Эксперимент проводился только на нуте, так как его семена большие, что очень удобно. Chickpea культивируется не только в Индии, но и во многих других странах. Так что этот практический результат может быть применен в любом месте, где он растет. Но этот метод может использоваться не только для него. Механизм будет точно такой же и при прорастании семян других растений. Суть метода состоит в том, что у нас есть наночастицы, которые медленно продуцируют оксид азота. Эту скорость можно регулировать определенным образом. Использование этих наночастиц обеспечивает контролируемое увеличение процента прорастания семян.
Известны ли вам опыты с другими растениями, которые проводились другими учеными на базе ваших исследований?
– Нет. Это были первые эксперименты, которые проводились именно на этом растении.
Есть ли вкусовые отличия между насыщенным оксидом азота продуктом и обычным? Может ли как-то повлиять модифицированный нут на организм человека?
– Никаких побочных эффектов нет, поскольку концентрации оксида азота очень низкие. Это в общем-то естественный продукт, и метаболические пути превращения нитратов в нитриты и нитритов в оксид азота – это обычные процессы, которые идут в организме. Даже в больших концентрациях мы поглощаем эти соединения. Поэтому вкусовых отличий заметить невозможно. Кроме того, нитрат всегда использовался в сельском хозяйстве как удобрение, при этом в значительных количествах. Использование оксида азота в небольших концентрациях никакого отрицательного влияния иметь не может.
Насколько ваше открытие отразилось на жизни вашей страны, может быть, на экономике? Были ли ваши труды как-то отмечены?
– Об открытии я заявил несколько месяцев назад. Сейчас как раз разрабатываются наночастицы, которые затем начнут производить в большом количестве. Материал будет применяться в сельском хозяйстве в значительной степени, и это найдет свое воплощение в ряде проектов. У меня есть несколько наград за эту биотехнологию, то есть она уже оценена достаточно серьезно. В частности, стипендия была присуждена за открытие образования NO из нитрита и тот процесс, который происходит в растениях постоянно, особенно в условиях стресса.
Капуганти выступает с приветственным словом на симпозиуме India-EMBO.
Если брать Россию, то какие здесь есть проблемы с растениями? Чем бы вы могли помочь?
– Одной из важных проблем в России является холодовой стресс у сельскохозяйственных культур. Мои исследования помогут превратить не устойчивые к морозам растения в более устойчивые с помощью изменения молекулярных механизмов. Здесь тоже поможет оксид азота – он индуцирует необходимые гены.
То есть возможно и такое, что когда-нибудь теплолюбивое растение – например, манго – будет расти, скажем, в Санкт-Петербурге?
– Я думаю, что если будет какой-то договор о сотрудничестве или совместный грант, то можно будет создать растение с генами холодоустойчивости и проверить, как оно растет в России на той широте, что и Санкт-Петербург.
Сейчас какие-то предложения поступают от российских, в том числе воронежских коллег? Может быть, уже планируете совместные проекты?
– Я уже провел переговоры с главой Воронежского университета инженерных технологий Василием Поповым. В следующем году мы планируем подать совместную заявку на российско-индийский грант. С российской стороны это будет Российский научный фонд и Российский фонд фундаментальных исследований. С индийской – наше грантовое агентство. Василий Попов сказал, что будет рад данному сотрудничеству. Надеемся, что оно найдет поддержку. Ожидается, что исследования будут проходить на воронежской земле, в них примут участие сотрудники моего института, ВГУ и ВГУИТ.
Капуганти с Василием Поповым и другими коллегами из России, Японии и Италии на постгеномной конференции в 2019 году.
С чего бы вы хотели начать ваше совместное исследование?
– С идентификации устойчивости растений и к холодовому стрессу, и к затоплениям – кислородному стрессу, нахождения генотипов. Даже без финансовой поддержки мы планируем начать исследования по модификации некоторых генов с помощью CRISPR/Cas-метода (инструмента генного редактирования – прим. ред). Таким образом, будут получены предварительные результаты, которые мы положим в основу будущего проекта. Исследования начнутся в самое ближайшее время. Это поможет сделать заявку на грант более сильной.
То есть сначала нужно что-то показать, чтобы потом на что-то рассчитывать?
– Все верно.
Каким вы видите идеальный мир на основе достижений ученых? Какова в этом ваша миссия?
– Перед современной цивилизацией стоит очень много проблем. Одна из них касается изменения климата из-за парниковых газов – это не только углекислый газ, но и метан, и оксиды азота. Они образуются в значительном количестве в сельском хозяйстве за счет применения удобрений, нитратов. Очень мощным парниковым газом является, например, N2O (закись азота, также известная как «веселящий газ» – прим. ред.). Хотя он образуется сейчас в атмосфере в меньшем количестве, чем СО2, его образование растет. И проблему необходимо решать совместными усилиями всех стран, потому что это вопрос глобальный – он может привести к необратимым климатическим изменениям и повлиять на развитие цивилизации.
Что касается моей миссии, то она направлена на решение других глобальных проблем. У ООН есть три проекта, которые должны быть реализованы к 2030 году – они связаны с устойчивым сельским хозяйством, пищевой безопасностью и борьбой с голодом. Моя работа служит тому, чтобы эти цели были воплощены.
Фото - Анна Вотинова, архив доктора Капуганти.
