Все живые организмы мутируют, что является основной движущей силой биоразнообразия и эволюции. Люди тысячелетиями одомашнивали растения, отбирая мутации, которые приводили к появлению благоприятных характеристик, таких как более крупные или многочисленные плоды. Однако этот процесс часто приводил к отбору других нежелательных мутаций, которые могли оказывать негативное влияние на рост и развитие растений. Это явление называется «ценой одомашнивания».

Отбор и комбинирование мутаций также необходимы для выведения новых сортов сельскохозяйственных культур. Чтобы увеличить частоту возникновения мутаций, растения подвергают воздействию химикатов или радиации. Но такой подход к мутагенезу является случайным и делает выведение новых сортов очень трудоемким.

Редактирование генома с помощью CRISPR-Cas — это новый подход к внесению мутаций в геном растений — точным и предсказуемым образом. Более того, с помощью редактирования генома можно не только вызывать мутации, но и исправлять уже существующие: это показали исследователи из Лозаннского университета в работе, опубликованной в журнале Nature Genetics. И не в любом растении!

Биологи кафедры молекулярной биологии растений (DBMV) факультета биологии и медицины опубликовали свою работу на второй по потреблению овощной культуре в мире после картофеля — томате.

Использование CRISPR для раннего сбора урожая

Исследователи из лаборатории Себастьяна Сойка, доцента DBMV, использовали технологию редактирования генома, называемую редактированием оснований, для изменения одной из ~850 миллионов пар оснований ДНК в геноме томата, чтобы исправить неблагоприятную мутацию, вызванную одомашниванием. Анна Глаус, докторант исследовательской группы, сначала отобрала, а затем исследовала мутировавшие и восстановленные растения.

Чтобы получить эти результаты, я охарактеризовала 72 растения и собрала в течение двух дней подряд 4'500 плодов, которые я сортировала по размеру, весу и степени зрелости (красные или зеленые) и измеряла содержание в них сахара, — объясняет Анна Глаус.

Исправив пагубную мутацию одомашнивания с помощью редактирования генома, швейцарские исследователи получили сорт томатов, который отличается более высокой урожайностью. Учитывая мораторий Швейцарии на запрет выращивания генетически модифицированных организмов (ГМО), который истекает в июне 2025 года, это новое исследование заставляет задуматься.

Мы показываем разностороннее применение редактирования генома и его пользу для сельского хозяйства», — говорит Анна Глаус.

Важно принять во внимание эти научные данные, когда мы думаем о правовых рамках редактирования генома. Благодаря редактированию генома у нас теперь есть инструменты, позволяющие точно переписать генетический код и сделать селекцию сельскохозяйственных культур более предсказуемой, — говорит Себастьян Сойк.

Теперь мы должны объединить эту возможность с другими направлениями селекции и сельскохозяйственных исследований, такими как агроэкология, чтобы сделать сельское хозяйство более устойчивым и стабильным.

Ранее ученые выяснили, в чем секрет урожайности томатов.