Восстановление мутации доместикации в томате приводит к более раннему урожаю
Геномное редактирование с помощью CRISPR-Cas часто ассоциируется с индукцией мутаций. Однако команда исследователей из Швейцарского университета Лозанны показала, что его можно использовать и для восстановления естественных мутаций.
Все живые организмы мутируют, что является основным двигателем биоразнообразия и эволюции. Люди одомашнивали растения тысячи лет, отбирая мутации, которые приводят к желательным признакам, таким как более крупные или многочисленные плоды. Однако этот процесс часто вызывал сопутствующий отбор других нежелательных мутаций, которые могут негативно влиять на рост и развитие растений. Это явление называется «ценой доместикации».
Отбор и комбинирование мутаций также необходимы для выведения новых сортов сельскохозяйственных культур. Чтобы увеличить частоту возникновения мутаций, растения подвергают воздействию химических веществ или радиации. Но этот подход (мутагенез) случаен и делает селекцию новых сортов очень трудоёмкой.
Геномное редактирование с помощью CRISPR-Cas — это новый подход для внесения мутаций в геном растений точно и предсказуемо. Более того, с его помощью можно не только индуцировать мутации, но и восстанавливать существующие: это показали исследователи из Университета Лозанны в статье, опубликованной в Nature Genetics.
Биологи из Департамента молекулярной биологии растений (DBMV) опубликовали свою работу по второй по потреблению овощной культуре (или фрукту для знатоков) в мире после картофеля — томату.
Использование CRISPR для более раннего урожая
Исследователи из лаборатории Себастьяна Сойка, доцента DBMV, использовали технологию геномного редактирования под названием редактирование оснований. Они изменили одну из ~850 миллионов пар оснований ДНК в геноме томата, чтобы восстановить неблагоприятную мутацию доместикации. Анна Глаус, аспирантка исследовательской группы, сначала отобрала, а затем изучила мутантные и восстановленные растения.
«Чтобы получить эти результаты, я охарактеризовала 72 растения и собрала за два последовательных дня 4500 плодов, которые отсортировала по размеру, весу и зрелости (красные или зелёные) и измерила содержание в них сахара», — объясняет Анна Глаус.
Восстановив вредную мутацию доместикации с помощью геномного редактирования, швейцарские исследователи получили сорт томата, дающий более ранний урожай.
Учитывая швейцарский мораторий, запрещающий выращивание генетически модифицированных организмов (ГМО), который истекает в июне 2025 года, это новое исследование заставляет задуматься.
«Мы показываем здесь разнообразное применение геномного редактирования и его пользу для сельского хозяйства», — говорит Анна Глаус.
«Важно учитывать эти научные данные при обсуждении правовых рамок геномного редактирования. Теперь у нас есть инструменты для точного переписывания генетического кода, что делает селекцию сельскохозяйственных культур более предсказуемой», — говорит Себастьян Сойк.
«Теперь нам следует объединить эту возможность с другими направлениями в селекции и сельскохозяйственных исследованиях, такими как агроэкология, чтобы сделать сельское хозяйство более устойчивым».