Учёные создали жизнеспособные растения с минимальными геномами для биотехнологий

Скрининг делеций и характеристика линий с делециями. Автор: Proceedings of the National Academy of Sciences (2025). DOI: 10.1073/pnas.2419744122

Древние события в эволюции растений оставили после себя крупные дублированные участки в их геномах. Учёные из Института Солка обнаружили, что удаление этих крупных блоков ДНК всё равно может приводить к нормальным растениям. Результаты демонстрируют, что крупные хромосомные делеции являются жизнеспособной стратегией в генной инженерии растений, что может ускорить разработку упрощённых минимальных геномов растений — ключевой цели для отраслей, создающих новые биотехнологии на основе растений.

Новое исследование под руководством профессора Тодда Майкла и вычислительного биолога Ашота Папикяна было опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences 11 августа 2025 года.

Исследователи использовали CRISPR-Cas9 для удаления четырёх крупных дублированных блоков у Arabidopsis thaliana — модельного растения, часто используемого в биологических исследованиях. Делеции были подтверждены с помощью полногеномного секвенирования, которое показало минимальные побочные эффекты.

Хотя две линии с делециями продемонстрировали отличительные фенотипы из-за потери множества генов, две другие не показали явных дефектов. РНК-секвенирование выявило, что компенсация экспрессии (когда удаление дублированных генов приводило к усилению активности оставшихся копий) не была общей реакцией на удалённые регионы в данных условиях.

Результаты показывают, что можно получить жизнеспособные растения даже при удалении крупных фрагментов, которые могут быть избыточными или содержать несущественные гены.

Эти выводы ставят под сомнение предположение о незаменимости дублированных регионов и подчёркивают потенциальную избыточность или модульность геномов растений. Подход учёных по удалению целых дублированных блоков открывает новые возможности для изучения консервативных геномных регионов, исследования эффектов сцепления генов и их дозировки, а также ускорения создания минимальных геномов растений с широкими перспективами для биологии, синтетической геномики и биотехнологий.

Среди других авторов работы: Рэйчел Дж. Раттнер, Дженни Као, Нил Хаузер, Николас Аллсинг, Аллен Мамерто, Нолан Т. Хартвик и Келли Колт из Института Солка.

Подробнее: Ashot Papikian et al, Targeted deletions of large syntenic regions in Arabidopsis thaliana, Proceedings of the National Academy of Sciences (2025). DOI: 10.1073/pnas.2419744122

Источник: Salk Institute