Генетикам растений: дублированные гены могут удвоить проблему

Исследователи из Лаборатории в Колд-Спринг-Харбор предупреждают, что для улучшения урожайности культур с помощью редактирования генов недостаточно изучить функцию одного целевого гена. Важно учитывать наличие в геноме его тесно связанных дублированных копий, которые могут блокировать ожидаемый эффект.

В работе, опубликованной в Nature Plants, команда профессора Закари Липпмана показала, как дупликации генов усложняют планы по селекции. Дублированные гены часто выступают как «резервные копии» оригинала. По словам Липпмана, «непредсказуемость в контексте дублированного гена должна стать открытием для разработки улучшений сельскохозяйственных культур».

Учёные исследовали ген clv3, который кодирует белок, ограничивающий рост тканей растений. Мутации в clv3 ранее приводили к повышению урожайности. Например, у томатов они связаны с более крупными плодами с большим числом семенных камер.

Команда внесла эквивалентные мутации в ген clv3 у четырёх растений семейства Solanaceae (паслёновых): томата, табака, физалиса и петунии. Результаты оказались разными:

• У табака эффект был драматичным — размер некоторых зон роста удвоился, что объясняется потерей резервной копии гена clv3.
• У томата дублированный ген частично компенсировал мутации в clv3, поэтому эффекты были умеренными.
• У физалиса и петунии мутация clv3 почти не повлияла на фенотип, так как clv3-подобные гены полностью компенсировали изменения.

Вывод исследования: для эффективной оптимизации культур с помощью редактирования генома необходимо учитывать эволюционную историю дупликаций, делеций и изменений важных генов. Это позволит делать прогнозы результатов более точными.