Новый подход позволяет разнообразить сельскохозяйственные культуры без создания ГМО
Новый метод, разработанный генетиками Токийского университета, позволяет модифицировать ДНК хлоропластов растений, а затем удалять инструмент редактирования генома, чтобы он не передавался будущим поколениям. Техника была продемонстрирована в экспериментах, опубликованных в журнале Nature Plants.
Как работает метод
- Хлоропласты — части клеток растений, осуществляющие фотосинтез, — имеют собственную кольцевую ДНК.
- Исследователи использовали усовершенствованную систему TALENs, добавив к ней компонент для доставки в хлоропласты. Полученный инструмент назвали ptpTALECDs.
- Последовательность ДНК для ptpTALECDs встраивается в ядерный геном растения-донора (первое поколение, являющееся ГМО).
- Белки ptpTALECDs производятся в клетке и доставляются в хлоропласты, где вносят точечные мутации (заменяют пары GC на AT) во все копии ДНК хлоропластов.
Получение не-ГМО потомства
- Растения наследуют хлоропласты только от «матери» (через семязачатки).
- Если растение-мать имело модифицированные хлоропласты, всё её потомство унаследует эти хлоропласты.
- Ядерная ДНК наследуется обычным путём. Среди потомства второго поколения находят растения, которые унаследовали модифицированные хлоропласты, но не унаследовали генетическую конструкцию ptpTALECDs в ядерной ДНК.
- Такие растения и всё их будущее потомство, согласно определению по конечному продукту (Япония, США), не являются ГМО. Однако в ЕС, где оценка основана на процессе, они могут считаться ГМО.
Результаты и перспективы
Команда под руководством доцента Син-ити Аримуры успешно отредактировала три гена хлоропластов у растения Arabidopsis thaliana и наблюдала ожидаемые эффекты у потомства.
«ДНК хлоропластов кодирует менее 1% всего генетического материала растения, но она очень важна для фотосинтеза и здоровья растения. Надеюсь, этот метод будет полезен как в фундаментальных исследованиях, так и в прикладном сельском хозяйстве», — сказал Аримура.
Исследователи полагают, что невозможность наследования инструментов редактирования и внесение только точечных мутаций повысит шансы на принятие новых культур фермерами и потребителями.