Система генного драйва CAIN нарушает законы Менделя в растениях
Исследователи разработали систему генного драйва для растений под названием CRISPR-Assisted Inheritance utilizing NPG1 (CAIN). Она использует механизм "токсин-антидот" в мужской зародышевой линии, чтобы преодолеть менделевское наследование.
Обычно гены наследуются согласно законам Менделя, давая каждому аллелю равный шанс (50%) передаться потомству. Сверхменделевское наследование позволяет некоторым генам передаваться с частотой более 50%, что может способствовать их распространению в популяции, даже если они вредны для организма.
Это открывает возможности для:
- Внедрения в популяции аллелей, полезных для человека (даже если они вредят самому растению).
- Искоренения видов, считающихся вредными.
Система может помочь в борьбе с болезнями растений, обеспечении продовольственной безопасности и решении экологических проблем.
Как работает CAIN:
- "Токсин": Конструкция CRISPR-Cas9 нарушает работу ключевого гена прорастания пыльцы (NPG1).
- "Антидот": Перекодированный, устойчивый к CRISPR ген NPG1 восстанавливает функцию, но только в клетках пыльцы, несущих генный драйв.
Исследование проводилось на самоопыляющемся растении Arabidopsis thaliana, чтобы предотвратить неконтролируемое распространение. В течение двух поколений система показала очень высокую частоту передачи — от 88% до 99%.
Демонстрация работы CAIN в Arabidopsis открывает путь для более широкого применения в генетике растений. Подобные системы генного драйва могут трансформировать экологический менеджмент и сельскохозяйственные практики.
Исследование выполнено под руководством Цянь Вэньфэна из Института генетики и биологии развития Китайской академии наук и Пекинского университета. Результаты опубликованы в журнале Nature Plants.