Исследователи обнаружили новые генные модификации, которые способны увеличивать размеры томатов и баклажанов, что может способствовать повышению урожайности в развивающихся странах.
На протяжении тысячелетий люди селекционировали сельскохозяйственные культуры, выбирая для последующего размножения наиболее урожайные и крупные растения. Однако современные технологии позволяют учёным непосредственно вмешиваться в геном растений, изменяя конкретные гены для улучшения таких характеристик, как размер плодов, урожайность, устойчивость к внешним условиям, вкус и текстура.
С целью обеспечения продовольственной безопасности ученые сейчас активно изучают геномы 22 культур из рода паслёновых, к которому относятся томаты, картофель, баклажаны и перец. В ходе нового исследования, проведенного специалистами из Университета Джонса Хопкинса и Лаборатории Колд-Спринг-Харбор, было установлено, что во многих геномах паслёновых наблюдаются дублирующиеся последовательности генов.
Чтобы выяснить их функции, исследователи провели эксперименты, изменяя или отключая дублированные гены и наблюдая за ростом растений в лабораторных условиях. Оказалось, что эти гены играют важную роль в сроках цветения, а также в размере и форме плодов.
В одном из изученных растений — лесном паслёне — отключение обоих копий гена CLV3 привело к тому, что плоды стали «деформированными, пузырчатыми и хаотичными». Однако если была изменена только одна копия, плоды становились заметно крупнее. В частности, у 30% таких растений количество семенных камер (локул) увеличивалось до трёх, тогда как у диких растений этот показатель составлял лишь 5%.
Хотя плоды лесного паслёна несъедобны, исследователи предположили, что схожие гены присутствуют у его пищевых родственников. Анализ генома африканского баклажана подтвердил наличие гена SaetSCPL25-like, который контролирует количество локул. Более того, изменение этого же гена в томатах привело к росту более крупных плодов с дополнительными семенными камерами.
«Данное исследование подчеркивает важность сравнительного изучения разных видов. Используя многолетние исследования генетики томатов, мы смогли ускорить развитие африканских баклажанов и, в свою очередь, выявить новые гены, которые могут улучшить томаты. Мы называем этот подход "пан-генетикой", и он открывает широкие возможности для создания новых сортов фруктов, овощей и вкусовых вариаций», — отметил один из авторов работы, Майкл Шац.
Ранее ученые уже научились генетически модифицировать томаты, улучшая их вкус и питательную ценность, изменяя размеры, сроки созревания и даже окраску и степень остроты плодов.
Исследование было опубликовано в журнале Nature.
