Селекционное разведение растений может помочь дать им новые полезные черты, но деревья имеют очень долгий репродуктивный цикл. Теперь ученые из Университета Джорджии использовали редактирование генов CRISPR, чтобы заставить тополя цвести в течение нескольких месяцев, а не десяти лет.
Селекция растений — это выращивание, усиление и даже создание желаемых качеств у растений. Это может включать увеличение размера, изменение внешнего вида, питательной ценности, урожайности, устойчивости к вредителям и устойчивости к жаре, холоду, засолению или засухе.
Обычно селекция включает в себя отбор и скрещивание отдельных растений с необходимыми признаками, но она, конечно, требует ожидания, пока растения созреют.
Во многих случаях это нормально — репродуктивный цикл овощных растений, например, составляет несколько месяцев, так что можно достаточно быстро проверить, работают ли эксперименты. Но для деревьев это другое дело, так как может пройти несколько лет, чтобы увидеть (иногда буквальные) плоды труда.
В новом исследовании ученые обратились к системе редактирования генов CRISPR, чтобы попытаться ускорить процесс.
Их целью был тополь, дерево с длительным ювенильным периодом, и может пройти от семи до десяти лет, прежде чем оно начнет цвести. Очевидно, что ждать очень долго, чтобы проверить, было ли скрещивание успешным.
Часто, когда ученые используют методы редактирования генов, чтобы вызвать раннее цветение, они сосредотачиваются на генах-регуляторах, которые положительно влияют на развитие цветка, но успех у тополя был неоднородным. Поэтому для нового исследования команда перевернула технику с ног на голову, вместо этого отключив негативное влияние.
Исследователи использовали CRISPR, чтобы отключить ген CENTRORADIALIS (CEN), известный тем, что подавляет инициацию цветения у молодых тополей. И действительно, отредактированные экземпляры созрели намного быстрее.
«Предыдущие методы получения ранних цветков у тополей были непоследовательными и трудоемкими», — сказал Си Джей Цай, соавтор исследования. «Но используя CRISPR для редактирования гена-репрессора цветения, мы можем сократить время цветения с более чем семи лет до трех-четырех месяцев, а годовой период развития органов цветка — до нескольких дней».
Этот прорыв, по словам ученых, может помочь вывести новые черты у тополей и других деревьев гораздо быстрее, чем обычно.
Например, исследователи протестировали систему, внеся еще одно редактирование гена, которое уменьшило количество хлопкоподобных прикреплений семян (пух), которые образуются весной, что может быть основным триггером для людей, страдающих аллергией.
«Это обеспечивает молекулярную основу для выращивания безволосых семян, которые могут уменьшить распространение аллергенов в городских районах», — говорят ученые.
Исследование было опубликовано в журнале New Phytologist.