14.12.2018

Рис научили клонироваться без посторонней помощи

Ученые из США создали принципиально новые растения риса и пообещали устроить революцию и другим агрокультурам.

Молекулярные биологи из США создали новый сорт риса, способный производить семена без участия второго растения, фактически копируя сам себя. Перспективы применения таких «клонов» были описаны в журнале NATURE.

«Реализация этой задачи может совершить революцию в агрокультурах. Подобным же образом можно изменить и другие типы злаков, в чьем геноме содержатся аналоги гена BBM1, а также и другие сельскохозяйственные культуры», — заявил Венкатесан Сударесан из университета Калифорнии в Дэвисе (США).

На сегодняшний день среди ученых нет однозначных представлений о том, когда и где произошло одомашнивание риса. Генетические исследования показывают, что рис был «приручен» древними жителями Юго-Восточной Азии или южного Китая примерно 9-13 тысяч лет назад, однако первые однозначные археологически свидетельства его существования приходятся на гораздо более позднюю эпоху, 4,5-4 тысячи лет назад.

Все это время фермеры, а затем и селекционеры, мечтали о выведении такого риса, для размножения которого не нужны были бы растения мужского и женского пола. Это одновременно сделало бы его независимым от опылителей, и позволило бы создать «стабильные» сорта этого злака, свойства чьих семян не зависели бы от качеств неизвестного «партнера» по размножению.

Что интересно, многие растения в дикой природе обладают подобным свойством, которое ученые называют апогамогонией. С другой стороны, ни одно культурное растение не имеет подобного качества, что заставляет селекционеров каждый сезон фактически заново создавать гибридные сорта пшеницы, помидор, риса и других растений.

Сударесан и его коллеги смогли впервые реализовать эту мечту, изучая то, как работают различные гены в «мужской» пыльце и в «женском» семязачатке. Их интересовали те участки ДНК, которые были активны только в одном из типов растительных половых клеток, а также то, какие функции они исполняли. Включая и выключая эти гены, ученые обнаружили, что один из этих участков, «мужской» ген BBM1, играл роль своеобразного «спускового крючка», запускающего программу развития семязачатка в полноценный зародыш риса.

Руководствуясь этой идеей, ученые модифицировали ДНК одного из популярных сортов риса таким образом, что BBM1 включался не только в мужских, но и в женских половых клетках. Дополнительно ученые изменили их геном таким образом, что формирование пыльцы и семязачатка не приводило к тому, что число хромосом в них уменьшалось вдвое. Это позволило таким клеткам самостоятельно превращаться в полноценный зародыш, не требуя оплодотворения другим типом гамет. При этом, что интересно, рис не потерял способности к половому размножению. Он давал здоровое потомство, если пыльца успевала оплодотворить семязачаток еще до того, как он превращался в очередного «клона».

Как показало сравнение ДНК разных поколений растений, их геномы были абсолютно идентичными друг другу в 30% случаев. В ближайшее время биологи планируют довести этот показатель до 100% и найти способ заставить «клонов» формировать эндосперм, мякоть зерна, без участия пыльцы.

Anna Medvedeva

Источники:

1. agroxxi.ru