Дикая ягода получила «ускоренную» селекцию с помощью CRISPR

На протяжении примерно 10 000 лет земледельческие сообщества улучшали свои культуры, сохраняя семена растений с лучшим вкусом, размером и устойчивостью. Этот медленный и тщательный процесс сформировал почти каждый фрукт и овощ, который сегодня можно найти в магазинах. Большинство современных сельскохозяйственных культур — результат веков или даже тысячелетий селекции.

CRISPR, возможно, только что превратил дикую, раскидистую ягоду в будущий продукт массового потребления — на сотни лет быстрее, чем это могла бы сделать природа. Источник: Shutterstock

Исследователи из Лаборатории в Колд-Спринг-Харбор (CSHL) считают, что нашли гораздо более быстрый способ направленного развития сельскохозяйственных культур. Используя инструмент редактирования генов CRISPR, биологи растений сосредоточились на физалисе перуанском (также известном как золотая ягода или капский крыжовник), небольшом плоде, родственном томатам. Их подход может сделать растение более простым в выращивании и уходе, открыв путь к крупномасштабному фермерству в США и по всему миру. Та же стратегия может ускорить развитие культур, способных лучше противостоять болезням, вредителям и засухе.

«Используя CRISPR, вы открываете путь к новым и более устойчивым вариантам пищи, — сказал Блейн Фицджеральд, техник теплицы в лаборатории Закари Липпмана в CSHL. — В эпоху изменения климата и роста населения внедрение инноваций в сельскохозяйственное производство станет огромным шагом вперед».

Почему физалис сложно выращивать

Лаборатория Липпмана специализируется на растениях семейства паслёновых, которое включает основные культуры, такие как помидоры, баклажаны и картофель, а также менее известные виды, такие как физалис. Физалис в основном выращивают в Южной Америке, и он становится все более популярным благодаря своей питательной ценности и балансу сладкого и терпкого вкуса. Некоторые покупатели могут уже узнать его на полках супермаркетов.

Несмотря на привлекательность, физалис остается сложной для крупномасштабного выращивания культурой. Фермеры до сих пор полагаются на растения, которые «не совсем одомашнены», — сказал Мигель Санто-Доминго Мартинес, постдокторант лаборатории Липпмана, руководивший исследованием.

«Эти массивные, раскидистые растения в условиях сельского хозяйства неудобны для сбора урожая», — пояснил Фицджеральд.

Уменьшение растения без потери вкуса

Предыдущая работа лаборатории Липпмана использовала CRISPR для модификации томатов и другого их родственника — земляничного физалиса, создавая растения меньшего размера, которые было легче выращивать в городских условиях. Используя этот опыт, команда отредактировала сходные гены у физалиса перуанского. Модифицированные растения оказались примерно на 35% короче, что облегчило уход за ними и позволило фермерам высаживать их более плотно.

Затем исследователи сосредоточились на вкусе. Чтобы определить лучшие плоды, они пробовали ягоды прямо в поле. Фицджеральд описал этот процесс как поедание «сотен ягод, прогулку по полю и дегустацию плодов с каждого растения в ряду».

Новые сорта и дальнейшие планы

После нескольких поколений селекции команда разработала две перспективные линии физалиса, сочетающие компактный рост с насыщенным вкусом. Хотя плоды стали немного меньше, исследователи видят потенциал для улучшения с использованием тех же инструментов редактирования генов.

«Мы можем попытаться воздействовать на размер плодов или устойчивость к болезням, — сказал Санто-Доминго. — Мы можем использовать эти современные инструменты для одомашнивания неодомашненных культур».

Следующий шаг — получение регуляторных разрешений, которые позволят производителям получить доступ к семенам и начать выращивание вновь разработанных сортов физалиса в более широких масштабах.

Источники: sciencedaily.com, Cold Spring Harbor Laboratory.

Miguel Santo Domingo, Blaine Fitzgerald, Gina M. Robitaille, Srividya Ramakrishnan, Kerry Swartwood, Nicholas G. Karavolias, Michael C. Schatz, Joyce Van Eck, Zachary B. Lippman. Engineering compact Physalis peruviana (goldenberry) to promote its potential as a global crop. PLANTS, PEOPLE, PLANET, 2025; DOI: 10.1002/ppp3.70140