Вчені виявили нові генетичні модифікації, які можуть збільшити розміри помідорів та баклажанів, що потенційно допоможе підвищити врожайність у країнах, що розвиваються.
Людство займається генетичною інженерією сільськогосподарських культур вже тисячі років. Раніше цей процес полягав у простому відборі найбільших або найбільш плодоносних рослин для вирощування наступного року. Однак, в останні роки вчені отримали можливість зламувати геноми сільськогосподарських культур і змінювати певні гени для поліпшення розміру, врожайності, стійкості, смаку або текстури.
З метою підвищення продовольчої безпеки, дослідники наразі складають карту геномів 22 культур з родини пасльонових, до якої входять помідори, картопля, баклажани та перець. У новому аналізі, проведеному під керівництвом Університету Джонса Гопкінса та Лабораторії Колд Спрінг Харбор, вчені виявили, що в цих геномах багато генних послідовностей, здається, дублюються протягом тривалих періодів часу.
Роль цих генів була незрозумілою, тому команда провела дослідження, змінивши геноми пасльонових. Дослідники вимкнули одну або обидві копії цих дублікатних генів, а потім вирощували рослини в лабораторії, щоб побачити, що відбудеться. Виявилося, що вони відіграють важливу роль у таких ознаках, як тривалість цвітіння, а також розмір і форма плодів, які виростають.
У однієї спорідненої рослини – лісового пасльону – команда виявила, що вимкнення обох копій дублікатного гена під назвою CLV3 перетворило всі плоди на "дивні, пухирчасті, неорганізовані". Але якщо було відредаговано лише одну копію, плоди виростали більшими, ніж зазвичай. У цих відредагованих рослин 30% плодів вирощували третю насіннєву камеру – м’ясисту капсулу, яка містить насіння. Дикі рослини зазвичай мали лише дві насіннєві камери, і третя виростала лише в 5% випадків.
Плоди лісового пасльону неїстівні, але команда запідозрила, що його родичі серед харчових культур можуть мати схожі гени. І дійсно, в геномі африканського баклажана вони знайшли ген під назвою SaetSCPL25-like, який безпосередньо контролював кількість насіннєвих камер, які вирощував плід. Ще краще, коли вони відредагували ці ж гени в рослинах томатів, вони також виростили більші плоди з більшою кількістю насіннєвих камер.
"Ця робота показує важливість спільного вивчення багатьох видів", – сказав Майкл Шац, співавтор дослідження. "Ми використали десятиліття роботи з генетики томатів, щоб швидко просунути африканські баклажани, і по дорозі ми знайшли зовсім нові гени в африканських баклажанах, які взаємно просувають помідори. Ми називаємо це "пан-генетикою", і це відкриває нескінченні можливості для того, щоб принести багато нових фруктів, продуктів харчування та смаків на тарілки по всьому світу".
Вчені вже розробили способи генетичної інженерії помідорів для поліпшення їх смаку та поживної цінності, зміни їх розміру, прискорення або уповільнення їх дозрівання і навіть перетворення їх на фіолетові або надання їм гостроти.
Довідкова інформація:
- Університет Джона Гопкінса (Johns Hopkins University): Приватний дослідницький університет у Балтиморі, штат Меріленд, США. Відомий своїми науковими досягненнями, особливо в галузі медицини та охорони здоров’я.
- Лабораторія Колд Спрінг Харбор (Cold Spring Harbor Laboratory): Приватна некомерційна науково-дослідна установа, розташована в Колд Спрінг Харбор, штат Нью-Йорк, США. Спеціалізується на дослідженнях у галузі молекулярної біології та генетики.
- Пасльонові (Solanaceae): Велика родина квіткових рослин, що включає багато важливих сільськогосподарських культур, таких як картопля, помідори, баклажани, перець, тютюн та інші.
