Идеальное культурное растение — вкусное и высокоурожайное, а также устойчивое к болезням и вредителям. Но если соответствующие гены расположены далеко друг от друга на хромосоме, некоторые из этих положительных признаков могут быть утрачены в процессе селекции. Чтобы гарантировать передачу всех положительных признаков вместе, исследователи из Технологического института Карлсруэ (KIT) использовали молекулярные ножницы CRISPR / Cas для инвертирования и генетической деактивации девяти десятых хромосом арабидопсиса, сообщает портал Phys.org. Признаки, закодированные в этой части хромосомы, становятся «невидимыми» для генетического обмена и, таким образом, могут передаваться без изменений.
Целенаправленное редактирование, вставка или подавление генов в растениях возможно с помощью молекулярных ножниц CRISPR/Cas. Этот метод может быть использован для повышения устойчивости растений к вредителям, болезням или воздействиям окружающей среды.
«В последние годы мы впервые смогли использовать CRISPR / Cas не только для редактирования генов, но и для изменения структуры хромосом», — говорит профессор Хольгер Пучта, который в течение 30 лет вместе со своей командой в Ботаническом институте Кита изучал возможности применения генных ножниц.
Теперь исследователи смогли предотвратить генетический обмен, который обычно является частью наследственного процесса, но может нарушить связи между признаками. До сих пор, если признаки растения должны были передаваться вместе, гены для этих признаков должны были находиться близко друг к другу на одной хромосоме. Если такие гены расположены дальше друг от друга, они обычно разделяются во время наследования, поэтому полезный признак может быть потерян в процессе селекции.
В своих исследованиях ученые следовали примеру природы. «Инверсии — своего рода генетическая невидимость — также часто происходят в меньших масштабах у диких и культурных растений. Мы извлекли уроки из природы, применили и расширили наши знания о естественном процессе», — говорит Пучта.
В сотрудничестве с профессором Андреасом Хубеном из Института генетики растений и исследований культурных растений им. Лейбница (IPK) Пучта и его команда перевернули девять десятых хромосом в модельном организме Arabidopsis thaliana. Только на концах хромосом гены сохранили свою первоначальную последовательность. «С помощью этих фрагментов хромосома может передаваться следующему поколению точно так же, как и другие хромосомы, и не теряется полностью», — говорит Пучта.
Для эффективного разведения сельскохозяйственных культур важно сочетать как можно больше благоприятных признаков в одном растении. «Конечно, селекционеры растений хотят, чтобы их продукты были вкусными, содержали как можно больше витаминов, а также были устойчивы к болезням. С помощью нашего метода мы можем упростить это в будущем», — говорит Пучта.
