Генная инженерия уменьшила число хромосом растения без влияния на его рост

Исследователи из Технологического института Карлсруэ (KIT) впервые с помощью молекулярных ножниц CRISPR/Cas целенаправленно изменили число хромосом у модельного организма Arabidopsis thaliana (резуховидка Таля) без негативных последствий для роста растения. Результаты открывают новые перспективы для селекции растений и опубликованы в Science.

Суть открытия

• Хромосомы — структуры в ядре клетки, содержащие гены. Arabidopsis thaliana обычно имеет 5 пар (10) хромосом.
• Учёные целенаправленно перенесли оба плеча одной хромосомы на другую, объединив две хромосомы в одну.
• В результате у растений стало 4 пары (8) хромосом вместо 5 пар (10).

Ключевые результаты

• Без ущерба для роста: Растения с 8 хромосомами показали такое же развитие, как и обычные (с 10 хромосомами).
• Влияние на скрещивание: Потомство от скрещивания модифицированных растений с нормальными давало значительно меньше семян. Причина — неправильное спаривание модифицированных и немодифицированных хромосом при размножении, что приводит к дефектным половым клеткам.
• Сохранение фертильности: Модифицированные растения сохраняют нормальную фертильность при скрещивании друг с другом.

Значение и перспективы

• Новые возможности для селекции: Изменение структуры хромосом позволяет манипулировать рекомбинацией генов при размножении, что открывает путь к более целенаправленному наследованию желаемых признаков.
• Потенциал для биобезопасности: В долгосрочной перспективе такие модификации можно использовать для генетической изоляции культурных растений от диких родственников, предотвращая нежелательное переопыление.
• Понимание эволюции: Эксперимент впервые воспроизвёл в лаборатории процесс изменения числа хромосом, который часто сопровождал видообразование в ходе эволюции.

«Наши результаты демонстрируют, насколько гибкими являются геномы растений в отношении крупных структурных изменений», — говорит профессор Хольгер Пухта (KIT).