Вчені вперше відредагували мітохондріальну ДНК рослин
Складна генетична операція стала кульмінацією багаторічних досліджень фахівців Токійського університету. Саме в мітохондріальній ДНК (мтДНК) часто містяться гени, що відповідають за врожайність або стійкість до шкідників та хвороб.
Мітохондріальна ДНК, як очевидно з назви, міститься в мітохондріях - крихітних енергетичних станціях клітини, які понад мільярд назад були свободноживущими бактеріями. На відміну від ядерної, успадкування мтДНК за рідкісним винятком йде по материнській лінії.
Відредагувати мтДНК - набагато складніше завдання, ніж у випадку з ДНК в ядрі клітини. Наприклад, ядерна вперше була модифікована в далеких 1970-х роках, ДНК хлоропластів - в 1988 році, мтДНК тварин - в 2008 році, і, нарешті, мтДНК рослин в 2019р.
У випадку з рослинами завдання виглядає ще більш «ювелірним». Справа в тому, що у тварин мтДНК містить невелику кількість генів, має форму кільця та мало відрізняється у різних видів. Однак у рослин мтДНК володіють складною різноманітною структурою і несуть безліч генів, механізм експресії яких не до кінця зрозумілий. Наприклад, деякі рослинні мітохондрії і зовсім не містять ДНК, а необхідні для роботи білки отримують з інших мітохондрій.
Тим часом, саме в мтДНК містяться певні важливі гени, здатні впливати на врожайність сільгоспкультур і їх стійкість до шкідників і інфекцій. Наприклад, коли в 1970-х роках кукурудзу в Техасі вразила грибкова інфекція, загинули в основному рослини, що мали конкретну мутацію мтДНК.
Щоб відредагувати рослинну мтДНК, дослідники з Токійського університету модифікували методику, яка використовується для роботи з мтДНК тваринних клітин.
В її основі лежать білки mitoTALEN, які визначають місцезнаходження потрібного гена на ДНК і вирізують його. В експерименті члени команди видалили із зародків декількох ліній ріпаку і рису гени цитоплазматичної чоловічої стерильності, що порушують виробництво пилку.
Автори роботи відзначають, що їх відкриття - тільки перший крок в роботі над редагуванням рослинної мтДНК. В майбутньому ця методика дозволить створювати більш витривалі і родючі сорти рослин, а також зробить мтДНК культурних рослин більш різноманітною.
Також читайте: