Новости

Мгновенное перепрограммирование

17/05/2021


Представлен новый метод быстрой селекции.

23.03.2021 | Автор: Redaktion Pflanzenforschung.de


Разве не было бы хорошо, если бы можно было просто опрыскать растение и тем самым передать ему полезные свойства? Например, в случае надвигающейся засухи, заставляя растения быть более влагосберегающими. Фантазия? Нет. В исследовании представлен новый метод, с помощью которого можно спонтанно «перепрограммировать» метаболизм без изменения генетической структуры.


Выведение нового сорта растений путем селекции обычно требует больших затрат времени и средств. Как можно быстро адаптировать растения к особым условиям окружающей среды или защитить их от болезней? В условиях стремительного изменения климата у селекционеров очень мало времени. Недавно в журнале «Nature Plants» ученые представили быстрый и, вероятно, многообещающий метод.

Селекция тоже происходит быстрее?

В классическом процессе селекции генетический материал растений необходимо комбинировать путем скрещивания.  Для скрещивания с высокоурожайными сортами часто выбирают дикие растения, которые, к примеру, повышают выносливость. Однако в результате скрещивания в культуру попадают также многие нежелательные дикие гены и связанные с ними свойства. Их необходимо удалить из генома повторным скрещиванием с исходной разновидностью.

Даже при использовании современных методов, таких как редактирование генома, селекционеры не могут работать быстро – и в конце концов, таким образом обработанные растения до сих пор находятся во власти закона о генной инженерии, и необходимо проходить длительный и сложный разрешительный процесс.

Новые особенности благодаря аэрозольному туману

В новом исследовании ученые представляют совершенно другой подход: они разработали метод, при котором свойства изменяются временно, то есть на определенный период. Существующий генетический состав «перепрограммируется» только на короткое время для достижения желаемых эффектов. Геном при этом не изменяется.

В основе лежит биологическая трансфекция – метод, при котором чужеродный для клетки генетический материал вводится в эукариотические клетки.

Исследователи проводят свой эксперимент не менее чем на 28 видах растений, включая томаты, сахарную свеклу, кукурузу и пшеницу. Различные трансфекции направлены на разные показатели контроля, такие как, например, гормональный баланс растений, который контролирует важные процессы роста и развития. Таким образом, они смогли успешно повлиять на изменение фенотипа агрономически важных характеристик у всех тестируемых растений, таких как время цветения, высота растения, устойчивость к засухе.

Команда ученых не использует для каждого растения один и тот же вектор. Некоторые вирусные векторы часто эффективны на одних растениях, но не на других. Следующими шагами будут дальнейшая оптимизация метода для различных культур и более крупные испытания в реальных условиях выращивания.

Преимущества убедительны

В процессе не образуются генетически модифицированные растения, поскольку геном растения не отличается от исходного. Такой подход ограничен одним поколением растений и, по мнению авторов, широко применим и быстрый. Его можно использовать практически в течение всего цикла выращивания растений. По словам разработчиков, «перепрограммирование» на основе РНК может быть использовано, в частности, для борьбы с пандемическими заболеваниями растений или для более быстрой адаптации растений к условиям окружающей среды.

Технология будущего?

Новый подход позитивно зарекомендовал себя пока только в небольших масштабах, и еще нет результатов исследований в реальных сельскохозяйственных условиях. Чтобы это осуществить, авторы предполагают испытать метод вирусной трансфекции на нескольких уровнях. Также следует отметить относительно низкие затраты на производство векторов для данного подхода.

Но как насчет принятия этого метода? Хотя это и не генная инженерия, этот метод основан на трансфицированных ДНК и РНК. Исследователи считают, что нынешний успех вирусных вакцин на основе РНК в борьбе с коронавирусом также может повысить распространение аналогичного метода и в сельском хозяйстве.


Источник:
Torti, S. et al. (2021 г.): Временное перепрограммирование сельскохозяйственных культур для повышения агрономической эффективности (Transient reprogramming of crop plants for agronomic performance): Nature Plants, (15 февраля 2021 г.), DOI: 10.1038 / s41477-021-00851-y.