Дослідження науковців з Університету Джонса Гопкінса (США) виявило гени, які регулюють розмір плодів томатів і баклажанів традиційних сортів. Результати були опубліковані у журналі Nature, за інформацією ScienceDaily.
Про це розповідає AgroWeek
«Після того, як ви завершите редагування генів, для початку революції знадобиться лише одна насінина», – зазначив співавтор дослідження, генетик Майкл Шатц. «За наявності відповідних схвалень ми могли б надіслати сконструйоване насіння поштою в Африку або будь-де, де це потрібно, і відкрити абсолютно нові сільськогосподарські ринки. Є величезний потенціал, щоб перевести ці досягнення в реальний вплив».
Дослідження є частиною більш масштабної наукової роботи з картографування геномів 22 культур рослин родини пасльонових, до яких належать не лише помідори, а й картопля та баклажани. Використовуючи обчислювальний аналіз, вчені порівняли геномні карти і простежили еволюцію генів, виявивши, що більше половини з них були дубльовані в минулому.
«Протягом десятків мільйонів років відбувається постійний відтік послідовностей ДНК, які додаються та втрачаються», – пояснив Шатц. «Той самий процес може відбуватися для послідовностей генів, коли цілі гени дублюються або зникають. Ми помітили, що ці зміни були дуже поширеними, але ще не знаємо, які наслідки вони можуть мати для рослин».
Щоб з’ясувати це, науковці Інституту Бойса Томсона застосували технологію редагування генів CRISPR-Cas9, щоб змінити один або обидва дублікати гена, а вчені з Колд-Спрінг-Харбор виростили модифіковані рослини, щоб вивчити, як ці зміни вплинули на зрілість рослин.
Генетичні дублікати, або паралоги, виявилися ключовими у визначенні таких характеристик, як час цвітіння, розмір і форма плодів. Наприклад, вимкнення обох копій гена CLV3 у лісовому пасльоні, що походить з Австралії, призвело до того, що рослини виглядали «дивно, пузирчасто та нерегулярно», що робить їх непридатними для продажу. У той же час, обране редагування лише однієї копії CLV3 призвело до збільшення розміру плодів.
«Мати повні послідовності геному для цих видів – це як мати нову карту скарбів. Ми можемо бачити, де і коли один генетичний шлях розходиться з іншим, а потім досліджувати те місце в генетичній інформації, де ми б і не подумали шукати», – зауважила Кетрін Дженіке, аспірантка, яка зібрала геномні послідовності у лабораторії Шатца під час дослідження. «Вони дозволили нам знайти гени розміру в дійсно несподіваному місці».
У випадку з африканським баклажаном, який вирощують на африканському континенті та в Бразилії заради його їстівних плодів і листя, дослідники виявили ген, схожий на SaetSCPL25, що контролює кількість насіннєвих порожнин у плодах. Після редагування генів, подібних до SaetSCPL25, в томатах, вчені виявили, що можуть вирощувати помідори з більшою кількістю порожнин: чим більше порожнин, тим більший помідор.
За словами науковців, це відкриття може покласти початок новій епосі смачних помідорів, якщо все буде виконано належним чином.
«Ця робота демонструє важливість спільного вивчення багатьох видів», – підкреслив Шатц. «Ми використали десятиліття роботи в галузі генетики помідорів для швидкого розвитку африканських баклажанів, і в процесі знайшли абсолютно нові гени, що сприяють розвитку помідорів. Ми називаємо це «пангенетикою», і це відкриває безмежні можливості для впровадження нових фруктів і смаків на наші столи».