Домати Нова култура за първи път чрез редактиране на генома
Учени от Бразилия, САЩ и Германия за първи път създадоха ново култивирано растение от диво растение - прародител на днешния ни домат - използвайки съвременен процес на редактиране на генома.
4 октомври 2018 г. - 11:50 ч. От Dr. Кристина Хаймкен
Новият култивиран домат (вдясно) има различни характеристики на опитомяване, които го отличават от дивото растение (вляво). Изображение: Agustin Zsögön/Nature Biotechnology.
Култури като пшеница и царевица има Преминете през хилядолетия развъден процес. По този начин хората постепенно променят свойствата на дивите растения, за да ги адаптират към техните нужди. Един от мотивите беше и е по-високият добив. Кога "Страничен ефект" развъждането доведе до a намалено генетично разнообразие и загуба на други полезни свойства. Това се показва, наред с други неща, с повишена чувствителност към болести, лош вкус и намалено съдържание на витамини и хранителни вещества в съвременните сортове. Сега учени от Бразилия, САЩ и Германия за първи път създадоха ново култивирано растение от диво растение в рамките на едно поколение, използвайки CRISPR-Cas9, модерен процес за редактиране на генома: започвайки от „див домат“, те едновременно създадоха различни полезни растителни характеристики без да губи ценните генетични свойства на дивото растение. Резултатите са публикувани в настоящия брой на списание "Nature Biotechnology".
„Новият метод ни позволява да започнем от нулата и да започнем процес на опитомяване отначало“, казва биологът проф. Д-р. Йорг Кудла от Вестфалския университет на Вилхелмс в Мюнстер, който и неговият екип участват в изследването. „Можем да използваме всички знания за генетиката на растенията и опитомяването, които изследователите са натрупали през последните десетилетия. Можем да запазим генетичния потенциал и особено ценните свойства на дивите растения, като същевременно генерираме желаните характеристики на съвременните култури за възможно най-кратко време. “Изследователите инвестираха около три години труд в своите проучвания.
The учен избра като Начален завод за вашия пионерски проект дивото Solanum pimpinellifolium домат от Южна Америка, предците на днешните култивирани домати. Дивото растение има само плодове с размер на грах и нисък добив - две свойства, които го правят неподходящо като култивирано растение. От друга страна, плодовете са по-ароматни от съвременните домати, които са загубили вкуса си от отглеждането. Дивите плодове също съдържат повече ликопен. Този така наречен ловец на радикали, технически антиоксидант, се счита за здравословен и на този фон е желана съставка.
Учените са модифицирали дивите растения с помощта на “Multiplex-CRISPR-Cas9”, така че дъщерните растения са носили малки генетични промени в шест гена. Тези решаващи гени бяха признати от изследванията през последните няколко години и се считат за генетични ключове за характеристиките на опитомените домати. По-конкретно, учените създадоха следните промени в сравнение с дивия домат: Плодовете са три пъти по-големи от тези на дивото растение, което съответства на размера на коктейлен домат. Броят на плодовете е десетократен, а формата им е по-овална от тази на кръглите диви плодове. Този имот е популярен, тъй като овалните плодове са по-малко склонни да се отворят, когато вали, отколкото техните кръгли роднини. Растенията имат и по-компактен навик.
A друга важна нова функция: The Съдържание на ликопен на новия отглеждан домат е повече от два пъти по-висока от дивите видове родители и дори над пет пъти по-висока от тази при конвенционални коктейлни домати. „Това е много решителна иновация, която не може да бъде постигната с конвенционални култивирани домати чрез развъждане. Ликопенът може да помогне за предотвратяване на рак и сърдечно-съдови заболявания. От здравна гледна точка доматите, които създадохме, вероятно имат добавена стойност в сравнение с конвенционалните култивирани домати и други зеленчуци, които съдържат ликопен само в много ограничени количества “, подчертава Йорг Кудла. Досега животновъдите напразно се опитваха да увеличат отново съдържанието на ликопен в култивираните домати. В случаите, в които е бил успешен, това е било за сметка на съдържанието на бета-каротин, което също има защитен клетъчен ефект и следователно е ценна съставка.
Йорг Кудла обобщава дилемата на съвременното развъждане: „Днешните полезни растения са създадени чрез развъждане - с всичките им предимства и недостатъци. Много свойства като устойчивостта са загубени и биха могли да бъдат възвърнати - ако изобщо - само чрез трудоемко кръстосване с дивото растение в продължение на десетилетия. Тъй като черти, които се определят от взаимодействието на множество гени, не могат да бъдат възстановени чрез класическо развъждане. Опитомяването наподобява еднопосочна улица в много отношения. С модерното редактиране на генома можем да се възползваме от дивото растение и да разрешим този развъден проблем. Накратко: молекулярна „ново опитомяване“ прикрива огромен потенциал - също да за създаване на нови желани свойства.„Освен това сега ще бъде възможно, например, да се трансформират растения, които са много здрави, но все още не са били използвани или използвани в много ограничена степен от хората чрез целенасочено увеличаване на плодовете им или подобряване на други характеристики на опитомяване в напълно нови полезни растения.
Към метода: The Учените използваха метода CRISPR-Cas9, наоколо Гени в Solanum pimpinellifolium доматено растение чрез т.нар Целенасочена инактивираща загуба на функционални мутации. От генетично модифицираните по този начин растения те са избрали подходящи майчини растения, след като са израснали. Изследователите проверили дъщерните си растения за видимите им външни характеристики и анализирали свойствата им. В изследването взеха участие учени от Федералния университет във Висоса и Университета на Сао Пауло (Бразилия), Университета на Минесота (САЩ) и Вестфалския университет на Вилхелмс в Мюнстер (Германия). Работата беше финансово подпомогната от Федералното министерство на образованието и научните изследвания, а от бразилска страна и от финансиращата агенция за висше образование CAPES, Националния съвет за научни изследвания CNPq и изследователската организация FAPESP. (Източник: Westfälische Wilhelms-Universität Münster)