Учёные из Техасского технического университета представили технологию, способную кардинально изменить процесс создания генно-модифицированных культур. Команда под руководством доцента Гунванта Патила разработала метод, который позволяет растениям самостоятельно восстанавливаться после повреждений, при этом сохраняя внесённые генетические изменения.
Как работает новая система
Традиционные методы генной инженерии растений требуют длительного и дорогостоящего этапа: регенерации целого организма из одной клетки в лабораторных условиях. Этот процесс, называемый тканевой культурой, часто занимает месяцы и сильно зависит от особенностей конкретного сорта.
Команда Патила решила обойти этот барьер, воспользовавшись природным механизмом заживления у растений. Аспирант Арджун Ойджа Кшетри и его коллеги объединили действие двух ключевых генов — WIND1, который активирует клетки вокруг раны, и IPT, отвечающего за выработку гормонов роста новых побегов. В результате получилось своего рода «генетическое самоисцеление»: растение самостоятельно формирует новые побеги, уже несущие нужные изменения в ДНК.
«Это как включить скрытый тумблер внутри растения, — объясняет Патил. — Мы активируем гены, отвечающие за реакцию на повреждения, и растение начинает перестраивать себя, но уже с внесёнными правками».
Универсальная технология
Метод оказался универсальным — он успешно сработал на табаке, томатах и сое, демонстрируя более высокие показатели регенерации, чем большинство существующих подходов. Особенно впечатляющим результат оказался для сои — одной из самых «трудных» культур для генной модификации.
Система легко интегрируется с инструментами CRISPR, что позволяет проводить точное редактирование генома буквально за один шаг, без длительного выращивания растений в лабораторных условиях. Фактически, трансгенные побеги можно получать прямо на исходном растении.
Почему это важно
Снижение зависимости от тканевых культур означает не только ускорение и удешевление процесса, но и демократизацию всей области биотехнологий. Как отмечает соавтор исследования Луис Эррера-Эстрелья, директор Института геномики устойчивости сельскохозяйственных культур (IGCAST), теперь такие технологии станут доступными для большего числа исследователей и лабораторий по всему миру, включая те, у кого ограниченные ресурсы.
Учёные уверены, что их методика станет важным шагом к устойчивому сельскому хозяйству. Быстрая разработка более устойчивых, питательных и устойчивых к болезням сортов поможет укрепить продовольственную безопасность на глобальном уровне.
«Создание системы трансформации без тканевых культур — это настоящий прорыв, — говорит декан Колледжа сельскохозяйственных наук Техасского университета Клинт Крехбиел. — Это не просто ускоряет селекцию, но и показывает, как наука может решать ключевые задачи мировой продовольственной системы».
Следующим шагом исследователи планируют адаптировать технологию для злаков и бобовых культур и объединить её с более точными методами редактирования генома. По словам Патила, цель команды — создать универсальную платформу, которая позволит сократить путь от научного открытия до появления новых сортов как минимум вдвое.
Исследование опубликовано в журнале Molecular Plant.
