Учёные Японии нашли белок, делающий рис питательнее и вкуснее — это магниевый транспортёр

Почти половина человечества питается рисом как основной едой. Вкус и питательность этой культуры определяются тысячами факторов, но один из них до последнего времени оставался тайной: каким именно путём магний из почвы попадает в зёрна. Теперь этот механизм раскрыт. Японские учёные обнаружили белок-транспортёр, который буквально «доставляет» магний в созревающее зерно, — и показали, что без него рис мельчает, морщится, теряет пищевую ценность и хуже разваривается. Исследование опубликовано 28 апреля 2026 года в Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

Работу провела группа под руководством профессора Цзяньфэна Ма (Jian Feng Ma) из Института науки о растениях и ресурсах Университета Окаяма (Япония) совместно с доктором Шэн Хуаном из того же института и доктором Киёсуми Хори из Национального института науки о культурах Японии.

«Рис — один из наших основных диетических источников магния, но механизм накопления этого минерала в зёрнах оставался неизвестным. Мы хотели выяснить, как этот важный нутриент попадает в зерно», — объясняет профессор Ма.

Один белок — три функции: питание, урожай, вкус

Транспортёр получил название OsMGR2 (Oryza sativa Magnesium Release transporter 2). Он принадлежит к семейству магниевых транспортёров и располагается в мембране клеток проводящих тканей растения — тех самых «трубопроводов», по которым вода и минералы распределяются от корней к листьям и зёрнам.

Исследователи использовали несколько взаимодополняющих подходов: анализ экспрессии генов (где и когда включается OsMGR2), мечение изотопами (как магний движется по растению), транспортные анализы (как именно белок перекачивает ионы через мембрану) и — ключевой инструмент — создание мутантных растений риса, у которых ген OsMGR2 был полностью отключён с помощью технологии CRISPR/Cas9. Именно сравнение нормальных и мутантных растений позволило увидеть роль белка с максимальной ясностью.

У нормального растения OsMGR2 «выгружает» магний из проводящих клеток в окружающие ткани — откуда он уже перемещается в формирующееся зерно. У мутантов магний застревал в корнях и оболочках зёрен вместо того, чтобы накапливаться в самом зерне.

Последствия оказались системными и затронули сразу три аспекта:

• Рост и урожай: мутантные растения в условиях дефицита магния демонстрировали хлороз листьев (пожелтение из-за нарушения синтеза хлорофилла), сниженную биомассу и плохое развитие зерна.
• Питательность и внешний вид: зёрна мутантов были мельче, легче, сморщены и менее прозрачны по сравнению с нормальным рисом. Содержание магния в зерне было ниже.
• Вкусовые качества: сваренный рис из мутантных растений получил значительно более низкие оценки качества — меньше липкости, изменённая текстура.

Последний пункт особенно значим с коммерческой точки зрения: в Японии и других азиатских странах вкус и текстура варёного риса — критически важные потребительские характеристики, которые влияют на рыночную цену и сорт культуры.

Магниевый голод почв и будущие применения открытия

Открытие появляется в момент, когда проблема магния в сельском хозяйстве обостряется. Дефицит магния в почвах — нарастающая угроза в ряде рисоводческих регионов мира, включая части Китая, Юго-Восточной Азии и Бразилии. Многолетнее земледелие истощает почвенный магний; интенсивное применение калийных удобрений дополнительно подавляет его усвоение растениями.

Зная, как работает OsMGR2, селекционеры получают несколько новых рычагов воздействия:

• Устойчивость к дефициту магния: можно искать или создавать разновидности риса с более эффективными вариантами OsMGR2 — которые лучше «выгружают» магний даже при низкой его концентрации в почве.
• Обогащённый рис: направленное усиление активности транспортёра в теории позволяет увеличить накопление магния в зерне — создавая рис с повышенной питательной ценностью для регионов, где этот минерал дефицитен в рационе.
• Улучшение вкусовых характеристик: поскольку OsMGR2 влияет на синтез крахмала и наполнение зерна в период созревания — управление этим геном открывает путь к сортам с заданными вкусовыми и текстурными свойствами.
• Применение к другим злакам: семейство магниевых транспортёров существует у пшеницы, ячменя, кукурузы и других зерновых. Открытие механизма в рисе создаёт основу для аналогичных исследований у других культур.

«Наши результаты закладывают основу для улучшения как питательной ценности зерна, так и качества риса в будущих программах селекции», — заключает профессор Ма.

Кто стоит за открытием

Профессор Цзяньфэн Ма — один из ведущих мировых специалистов по минеральному питанию растений. Доктор наук (Киотский университет, 1991 год), директор Института науки о растениях и ресурсах Университета Окаяма. Автор более 340 статей в ведущих мировых журналах, включая Nature и PNAS. Лауреат премии Японского общества по продвижению науки (JSPS Prize), медали Японской академии наук, Государственной медали с фиолетовой лентой и Frontier Planet Prize (2023). Его лаборатория специализируется на молекулярных механизмах транспорта минералов и стрессоустойчивости у риса и ячменя.

По данным ВОЗ, дефицит магния широко распространён в том числе в экономически развитых странах: интенсивная обработка пищи снижает содержание магния в продуктах, а его биодоступность варьируется в широких пределах. Для около 2 миллиардов человек в мире, у которых рис составляет значительную долю калорийности рациона, повышение его магниевого содержания имеет прямой практический смысл — как инструмент борьбы с алиментарным дефицитом без применения пищевых добавок.

Источник: Ma, J.F., Huang, S., Hori, K. et al. «A magnesium efflux transporter required for seed development and eating quality in rice», Proceedings of the National Academy of Sciences, Vol. 123, Issue 17, 28 апреля 2026 г. DOI: 10.1073/pnas.2536813123. Институт науки о растениях и ресурсах, Университет Окаяма, Япония.