Учёные вывели томаты с полным генетическим материалом обоих родителей

В новом исследовании, опубликованном в Nature Genetics, учёные под руководством Чарльза Андервуда из Института селекции растений Общества Макса Планка создали систему для получения клоновых половых клеток у томатов и использовали их для конструирования геномов потомства.

Оплодотворение клоновой яйцеклетки от одного родителя клоновым спермием от другого привело к появлению растений, содержащих полную генетическую информацию обоих родителей.

Гибридные семена, сочетающие две разные родительские линии с определёнными благоприятными признаками, популярны в сельском хозяйстве, так как дают жизнеспособные культуры с повышенной продуктивностью. Однако эффект гетерозиса (гибридной силы) исчезает в последующих поколениях из-за расщепления генетического материала, поэтому новые гибридные семена нужно производить каждый год.

Чтобы сохранить полезные комбинации генов, учёные обошли мейоз — ключевое деление клеток, при котором происходит перетасовка генетического материала. Они заменили его митозом (простым делением) с помощью системы MiMe (Mitosis instead of Meiosis). Это позволило получить половые клетки, которые являются точными генетическими клонами родительского растения.

Конструирование полиплоидных геномов

Обычно половые клетки имеют половинный набор хромосом (у томата 24 хромосомы сокращаются до 12). Клоновые клетки MiMe сохраняют полный набор. Учёные скрестили клоновую яйцеклетку одного растения MiMe с клоновым спермием другого. Полученные растения томата содержали полный генетический набор обоих родителей — 48 хромосом.

Таким образом, все благоприятные признаки от обоих гибридных родителей были объединены в одном новом растении «по дизайну». Из-за близкого генетического родства томатов и картофеля система может быть адаптирована и для других культур.

«Мы убеждены, что это позволит селекционерам контролируемо раскрыть дополнительный гетерозис — прогрессивный гетерозис, обнаруживаемый у полиплоидов», — говорит Андервуд.

«Система MiMe для томата также может быть использована как компонент для производства клоновых семян (синтетической апомиксии) в будущем. Это может значительно снизить стоимость производства гибридных семян», — добавляет Ячжун Ван.