Вчені виявили гени для вирощування більших томатів і баклажанів

Дослідники з Університету Джонса Гопкінса (США) відкрили гени, які контролюють, наскільки великими будуть рости плоди томатів та баклажанів традиційних сортів.

Висновки були опубліковані в журналі Nature, повідомляє ScienceDaily.

«Після того, як ви завершите редагування генів, для початку революції знадобиться лише одна насінина, – сказав співавтор Майкл Шатц, генетик з Університету Джона Хопкінса. – 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 більшої роботи з картографування повних геномів 22 культур із роду пасльонових, до яких входять помідори, картопля та баклажани.

Використовуючи обчислювальний аналіз, дослідники порівняли карти геномів і простежили, як гени еволюціонували з часом: більше половини, як виявили дослідники, були продубльовані в якийсь момент у минулому.

«Протягом десятків мільйонів років відбувається постійний відтік послідовностей ДНК, які додаються та втрачаються», — сказав Шатц. «Той самий процес може відбуватися для послідовностей генів, коли цілі гени дублюються або зникають. Коли ми почали шукати, ми помітили, що ці зміни були дуже поширеними, але ми ще не знали, що ці зміни означають для рослин».

Щоб з’ясувати це, співробітники Інституту Бойса Томсона використовували технологію редагування генів CRISPR-Cas9, щоб налаштувати один або обидва дублікати гена, а співробітники Колд-Спрінг-Харбор виростили сконструйовані рослини, щоб побачити, як зміни змінили зрілі рослини.

Генетичні дублікати, або паралоги, виявилися важливими для визначення таких ознак, як час цвітіння, розмір і форма плодів. Вимкнення обох копій паралогів гена CLV3 у лісовому пасльоні, що походить з Австралії, наприклад, призвело до того, що рослини, які дослідники описали як «дивні, пузирчасті, неорганізовані» форми — непридатні для продажу в продуктових магазинах. Але ретельне редагування лише однієї копії CLV3 призвело до більших 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», — сказала Кетрін Дженіке, яка зібрала послідовності геному та була аспіранткою в лабораторії Шатца під час дослідження. «Вони дозволили нам знайти гени розміру в дійсно несподіваному місці».

В африканському баклажані, виді, який вирощують на африканському континенті та в Бразилії через його їстівні плоди та листя, дослідники ідентифікували ген, схожий на SaetSCPL25 , який контролює кількість насіннєвих порожнин, або локул, у плоді. Коли вони відредагували SaetSCPL25 -подібні гени в томатах, дослідники виявили, що вони можуть вирощувати помідори з більшою кількістю локул: чим більше локул, тим більший помідор.

За словами дослідників, це відкриття може розпочати нову еру смачних помідорів, якщо його зробити належним чином.

«Ця робота показує важливість спільного вивчення багатьох видів», — сказав Шатц. «Ми використали десятиліття роботи в галузі генетики помідорів, щоб швидко розвинути африканські баклажани, і попутно ми знайшли абсолютно нові гени в африканських баклажанах, які взаємно просувають помідори. Ми називаємо це «пангенетикою», і це відкриває нескінченні можливості принести багато нових фруктів, продуктів і смаків на обідні тарілки по всьому світу».

Читайте також: Китайські вчені редагували геном томатів, щоб зробити солодші плоди