Ученые придумали способ селекции растений с одним родителем
На шаг ближе к селекции растений с генами только от одного родителя подошли ученые из Калифорнийского университета в Дэвисе. Об этом 19 ноября пишет издание Science Daily.
Новое исследование показывает главный механизм, лежащий в основе устранения половины генома, и может способствовать более легкому и быстрому выведению сельскохозяйственных культур с желательными признаками, такими как устойчивость к болезням.
Работа основана на открытии, сделанном более десяти лет назад покойным Саймоном Чаном, доцентом биологии растений в колледже биологических наук Калифорнийского университета в Дэвисе, и его коллегами.
Растения, как и другие двуполые организмы, наследуют соответствующий набор хромосом от каждого родителя. Чтобы передать благоприятный признак, такой как устойчивость к вредителям или засухе, всему их потомству, растение должно иметь один и тот же генетический вариант на каждой хромосоме. Но для создания растений, которые «размножаются по-настоящему», может потребовать скрещивания нескольких поколений.
В 2010 году Чан и научный сотрудник Рави Марутачалам по счастливой случайности обнаружили способ устранить генетический вклад одного из родителей при выращивании лабораторного растения arabidopsis. Они модифицировали белок под названием CENH3, обнаруженный в центромере, структуре в центре хромосомы. Когда они попытались скрестить дикий arabidopsis с растениями с модифицированным CENH3, они получили растения с половиной от нормального числа хромосом. Часть генома одного родительского растения была удалена для создания гаплоидного растения.
Эта работа была опубликована в журнале Nature в марте 2010 года, что послужило началом усилий по достижению такого же результата для сельскохозяйственных культур, таких как кукуруза, пшеница и томаты.
Но копирование точной стратегии Чана за пределами arabidopsis до сих пор оказалось безрезультатным, сказал профессор Лука Комай из Центра биологии растений и генома Калифорнийского университета в Дэвисе, который является старшим автором новой статьи. Недавно другие лаборатории создали растения с одним набором хромосом, манипулируя CENH3, но неясно, как связаны результаты.
«Механистическая основа эффектов CENH3 на индукцию гаплоидов была загадочной», — сказал Комай. По его словам, для каждого вида существуют разные правила.
Большая часть этой тайны теперь прояснена. Мохан Маримуту, исследователь из Центра генома Калифорнийского университета в Дэвисе и Департамента биологии растений, совместно с Комай, Марутачалам (ныне в Индийском институте научного образования и исследований, Керала) и его коллеги обнаружили, что при изменении белка CENH3 он удаляется из ДНК перед оплодотворением, ослабляя центромеру.
«В последующих эмбриональных делениях центромеры, обедненные CENH3, внесенные яйцеклеткой, не могут конкурировать с богатыми CENH3 центромерами, внесенными спермой, и женский геном удаляется», — сказал Комай.
Открытие того, что любое избирательное истощение CENH3 вызывает слабость центромеры, объясняет первоначальные результаты Чана и Марутачалама, а также новые результаты других лабораторий по пшенице и кукурузе, сказал Комай. По его словам, это новое знание должно упростить индукцию гаплоидов у сельскохозяйственных культур.
