• Читателям
  • Авторам
  • Партнерам
  • Студентам
  • Библиотекам
  • Рекламодателям
  • Контакты
  • Язык: English version
2579
Рубрика: Науки о жизни
Раздел: Биология

Геномное редактирование как машина времени, или Доместикация за пару лет

Культурные формы растений, как известно, имеют намного более крупные и вкусные плоды по сравнению со своими невзрачными и малосъедобными дикорастущими сородичами. Вспомните ту же грушу-дичок и истекающий сладким соком дюшес. Но что стоит за этими колоссальными внешними отличиями? Многие популярные ныне сельскохозяйственные растения были одомашнены около 10 тыс. лет назад – реально ли повторить этот уникальный эксперимент за гораздо более короткие сроки? И, наконец, зачем это может быть нужно?

Внешний вид, продуктивность и вкусовые качества культивируемых сегодня сельскохозяйственных растений претерпели сильные изменения за тысячи лет искусственного отбора. При этом встает вопрос: сколько же генов дикорастущего растения нужно изменить, чтобы сделать его похожим на культивируемого сородича, и что нам известно об этих генах?

Несведущему человеку может показаться, что такая трансформация шла у растений постепенно, и что в этом процессе были задействованы десятки, если не сотни генов. Однако исследования последнего десятилетия показали, что для каждой культуры имеется свой «джентельменский набор», состоящий из трех—пяти генов, случайные мутации в которых однажды раз и навсегда изменили судьбу их дикорастущих предков. То есть именно эти единичные гены ответственны за кардинальные изменения внешнего вида, продуктивности и вкусовых качеств. Другие десятки генов, по которым отличаются культурные и дикорастущие формы, отвечают уже за небольшие изменения, нюансы – за «шлифовку» «культурных» качеств.

Великие следствия малых причин

Наглядным примером доместикации является кукуруза сахарная (маис) – единственный культурный представитель рода кукуруза из семейства злаки. У древнего предка нашей кукурузы – растения теосинте, распространенного на территории современной Мексики, – произошли мутации в регуляторных областях (отвечающих за экспрессию) двух генов (TB1 и GT1). Следствием этого стало радикальное изменение архитектуры растения: мутация в первом гене привела к исчезновению боковых побегов, во втором – к уменьшению числа початков на побеге (Studer et al., 2011; Wills et al., 2013).

В результате произошло перераспределение питательных ресурсов в пользу меньшего числа более крупных початков.

Это событие стало важным, хотя и недостаточным условием повышения продуктивности. Ключевую роль в колоссальном увеличении урожайности сыграла мутация в кодирующей части гена FEA2, которая привела к появлению многорядного початка. Ведь по сравнению с теосинте,...

comments powered by HyperComments