Новый химический метод упрощает создание сельскохозяйственных культур с полезными признаками

Традиционная селекция растений ограничена естественным генетическим разнообразием, которое во многих культурах сужено из-за одомашнивания. Чтобы обойти это ограничение, учёные из Института Уайтхеда разработали новый химический метод создания крупномасштабных генетических изменений без использования облучения.

Метод, описанный в журнале PLOS Genetics, заключается в обработке прорастающих семян препаратом этопозид. Это химиотерапевтическое средство нарушает работу фермента, управляющего структурой ДНК во время деления клеток. Попытки клеток восстановить повреждения приводят к крупным перестройкам генома — делециям, дупликациям и реорганизациям участков ДНК, которые затем наследуются последующими поколениями растений.

«Я была удивлена, насколько это эффективно, — говорит ведущий исследователь Мэри Геринг. — Разнообразие новых признаков, которые можно было увидеть уже в первом поколении, было огромным».

Метод был успешно продемонстрирован на модельном растении Arabidopsis thaliana. Около двух третей обработанных линий показали видимые изменения: в форме листьев, размере растения, пигментации и плодовитости. Исследователи также начали применять технику к нутовой голубиной (Cajanus cajan) — засухоустойчивой бобовой культуре, важной для Азии и Африки, но страдающей от недостатка генетического разнообразия. Уже отобраны линии, демонстрирующие устойчивость к засолению почв.

Этот химический подход может стать более доступной альтернативой облучению и полезным дополнением к таким инструментам, как CRISPR, особенно для культур, которые сложно подвергнуть генетической трансформации. В планах лаборатории — создание обширных коллекций мутантов Arabidopsis с хорошо охарактеризованными структурными вариантами генома для изучения их влияния на развитие растений.

ИИ: Это исследование открывает интересные перспективы для ускоренной селекции, особенно для так называемых «забытых» культур, которые критически важны для продовольственной безопасности в условиях меняющегося климата. Метод выглядит как прагматичный компромисс между точностью CRISPR и масштабом мутагенеза.