Команда исследователей Чикагского университета (США) провела ряд экспериментов, которые позволили быстрее расти рису и картофелю, а также значительно увеличили урожайность.
Статью с описанием исследования опубликовал научный журнал Nature Biotechnology.
«Наши опыты показывают, что подобный прием работает практически со всеми типами растений. В большинстве случаев эту модификацию очень легко осуществить», — рассказал один из авторов исследованяи, профессор Чикагского университета Чуань Хэ.
Гены нужны живым организмам для того, чтобы передавать по наследству важную информацию — в них зашифрованы «инструкции» по воспроизводству белков, которые нужны для жизнедеятельности. Однако в этом процессе участвуют не только гены с «инструкциями», но и некоторые их соседи. Такие гены сами ничего не производят, но следят за тем, чтобы в нужное время и в нужном месте формировались белки или другие вещества.
Совокупность таких генов ученые называют эпигеномом, а науку, которая их изучает — эпигенетикой. Благодаря подобным «менеджерам» организмы быстро адаптируются к новым условиям среды или гибко меняют программу поведения в ответ на определенные факторы.
Похожие метки могут присоединяться не только к ДНК, но и к так называемой матричной РНК. Это «рабочая копия» того или иного гена, которую клеточные системы используют для производства белковых молекул. Благодаря меткам на поверхности нити мРНК клетки могут гибко управлять активностью генов, не меняя при этом структуру генома.
По словам Хэ, подобные метки помогают растениям и животным приспосабливаться к изменениям окружающей среды и выживать в дикой природе. Однако они могут замедлять рост растений, когда у тех нет проблем с доступом к солнечному свету, воде и различным питательным веществам.
Ранее ученые уже пытались избавиться от эпигенетических меток, повреждая гены, которые отвечают за их нанесение. Это окончилось неудачей, так как растения гибли уже на первых фазах эмбрионального развития.
Хэ и его коллеги обошли эту проблему. Они обратили внимание, что в геноме людей и других млекопитающих есть ген FTO, который может удалять подобные метки уже после их нанесения на молекулу РНК. Биологи проследили, что произойдет, если вставить этот ген в геном риса и картошки и принудительно активировать его после того, как закончатся первые фазы роста растения.
Это резко поменяло жизнедеятельность обеих культур. В частности, рис стал расти примерно в три раза быстрее, его урожайность и биомасса увеличились примерно на 50%. Нечто похожее произошло и с картофелем.
Добавление FTO не ухудшило стойкость обеих культур к неблагоприятным факторам окружающей среды и даже увеличило их устойчивость к засухе за счет увеличения размеров корневой системы. Дальнейшее изучение того, как поменялась жизнедеятельность растений, поможет понять причину этого и выяснить механизм действия человеческого гена на метаболизм растений, надеются ученые.
«Кроме проблемы пищевой безопасности, человечество вынуждено бороться и с глобальным потеплением. Возможно, подобные модификации ДНК позволят нам вывести травы, способные расти в засушливых регионах, а также деревья, чьи длинные корни будут лучше противостоять бурям. Иными словами, у этого подхода есть множество практических применений», — отметил Хэ.
Источник: nauka.tass.ru
