: 05.02.2024

Новосибирские генетики создали табак с низким содержанием никотина

Сегодня большинство новейших методов селекции растений связано с внесением изменений непосредственно в структуру ДНК. В результате мы получаем новые сорта, которые не могли образоваться в природе в результате размножения или естественной рекомбинации («перемешивания генов»), при этом зачастую речь идет вовсе не о ГМО в привычном понимании этого слова.

Как правило, модификации подвергаются растения, которые люди используют в прикладных целях, в основном декоративные, кормовые или те, что идут в пищу человеку. Что касается табака (Nicotiana), то он не только широко применяется для производства табачной продукции, но и является излюбленным модельным объектом молекулярно-генетических исследований покрытосеменных растений.

Одна из актуальных задач, которая стоит перед учеными, – разработать способ получения растений табака с пониженным содержанием алкалоида никотина. Казалось бы, методы генной инженерии в целом и применительно к растениям в частности уже давно не новость. Однако в этом случае все оказалось непросто.

Решить подобную задачу легко, если за синтез какой-либо молекулы отвечает один ген. Но синтез никотина связан с работой сразу трех семейств генов! Поэтому требуется одновременно модифицировать несколько генов – применить так называемое мультиплексное редактирование генома.

Для этих целей исследователи из Института цитологии и генетики СО РАН (Новосибирск) использовали метод биобаллистической трансформации растений. В этом случае вирусный вектор, несущий генную конструкцию, нужную для трансформации, наносят на микрочастицы золота, которые доставляют в ядра клеток с помощью генной пушки, сконструированной наподобие пневматического пистолета.

Таким способом новосибирским генетикам удалось получить генетически стабильные линии растений табака, в каждой из которых было «выключено» несколько родственных генов одного из ключевых генных семейств, контролирующих метаболизм.

Из исследований других научных групп известно, что выключение генов табака, важных для синтеза никотина, приводит к угнетению роста растений или даже к стерильности, так как эти гены связаны с ключевыми процессами жизнедеятельности растений. Однако, по словам ученых, они добились того, что модифицированные растения превратились в устойчивые линии с наследуемым пониженным содержанием никотина в биомассе.

«Выключение» разных генов приводило к разным результатам, и на два наиболее перспективных способа уменьшения содержания никотина были получены патенты. При первом способе отключались гены из семейства PMT, что приводило к снижению содержания никотина не менее чем в два раза, при этом сами растения вырастали крупнее контрольных. В случае модификации генов из семейства QPT содержание никотина уменьшалось в пять раз и более, но сами растения были очень маленькими и часто стерильными. Ученые планируют продолжить исследования на этой линии, чтобы понять, как ген, участвующий в синтезе никотина, связан с ростом растения.

У новых линий табака есть и перспектива прикладного применения, и не только в качестве основы для создания промышленных сортов с пониженным содержанием токсичного алкалоида. Такой табак можно использовать в качестве биореактора для синтеза различных «нужных» белков или в исследованиях по защите растений.

По материалам пресс-службы ИЦиГ СО РАН

Публикации по теме:

ГМО и другие генетические тайны селекции растений

Легко ли Быть Создателем? Реалии трансгенеза растений

Природа была первым генным инженером

«Редакторы геномов». От «цинковых пальцев» до CRISPR

Оружие массового гусеничного поражения

Курят из-за никотина, умирают от смолы

Фото: https://commons.wikimedia.org

: 05.02.2024