Простой генетический механизм увеличивает размер помидоров и баклажанов

Люди занимаются генетической модификацией сельскохозяйственных культур уже тысячи лет, но если раньше процесс заключался лишь в отборе более крупных или плодовитых растений для выращивания в следующем году, то в последние годы ученые научились вмешиваться в геномы растений и изменять конкретные гены, чтобы улучшить размер, урожайность, устойчивость, вкус или текстуру. Чтобы улучшить продовольственную безопасность, исследователи в настоящее время составляют карту геномов 22 культур из рода пасленовых, в который входят помидоры, картофель, баклажаны и перцы. В новом исследовании, проведенном Университетом Джонса Хопкинса и Лабораторией в Колд-Спринг-Харбор, ученые обнаружили, что в этих геномах многие последовательности генов, похоже, дублируются на протяжении долгого времени.

Не было ясно, какую роль эти гены играют, поэтому команда провела эксперименты, изменяя геномы пасленовых. Исследователи подавили один или оба копии этих дублированных генов, а затем вырастили растения в лаборатории, чтобы наблюдать, что произойдет. Оказалось, что они играют важную роль в таких признаках, как время цветения, а также размер и форма плодов.

В одном из родственных растений – лесном паслене – команда обнаружила, что отключение обеих копий дублированного гена под названием CLV3 сделало плоды «странными, пузырчатыми, неорганизованными». Но если редактировалась только одна копия, плоды становились больше обычного. В этих измененных растениях 30% плодов развивали третью камеру – мясистую капсулу, содержащую семена. У растений типа дикого вида обычно было только две камеры, и третья развивалась лишь в 5% случаев.

Плоды лесного паслена непригодны для пищи, но команда заподозрила, что у его культурных родственников могут быть похожие гены. И действительно, в геноме африканского баклажана был найден ген, называемый SaetSCPL25-like, который напрямую контролировал количество камер в плодах. Более того, когда эти же гены были введены в растения помидоров, плоды также стали крупнее и с большим количеством камер.

«Эта работа показывает важность изучения многих видов вместе», – сказал Майкл Шац, соавтор исследования. «Мы использовали десятилетия работы по генетике помидоров, чтобы быстро развить африканские баклажаны, и в процессе нашли совершенно новые гены в африканских баклажанах, которые взаимно способствуют развитию помидоров. Мы называем это 'пангенетикой', и это открывает безграничные возможности для создания новых фруктов, продуктов и вкусов на столах по всему миру». Уже сегодня ученые разработали способы генетической модификации помидоров для улучшения их вкуса и питательной ценности, изменения их размера, ускорения или замедления созревания, а также для превращения их в фиолетовые или острого вкуса.