Растения клонированы в виде семян

Впервые растения были клонированы в виде семян. Исследование учёных из UC Davis и их международных коллег, опубликованное 18 февраля в журнале Science, — это крупный шаг к созданию гибридных сельскохозяйственных культур, которые могут сохранять благоприятные признаки из поколения в поколение.

Большинство успешных сортов сельскохозяйственных культур — гибриды. Но когда гибриды проходят половое размножение, их признаки, такие как размер плода или морозостойкость, перемешиваются и могут быть утеряны.

Цель работы — создать гибрид, который будет воспроизводиться «в чистоте», чтобы растения, выращенные из семян, были генетически идентичны одному из родителей.

Некоторые растения, особенно фруктовые деревья, можно клонировать черенками, но этот подход непрактичен для большинства культур. Другие растения, особенно сорняки вроде ястребинки и одуванчика, могут производить истинные семена, которые являются клонами самих себя, без полового размножения — этот плохо изученный процесс называется апомиксисом.

Новое открытие приводит к тому же результату, что и апомиксис, хотя и другим путём.

В норме яйцеклетки и сперматозоиды являются гаплоидными — они имеют половину набора хромосом родителя. Оплодотворённая яйцеклетка и взрослое растение, в которое она вырастает, — диплоидные, содержат полный набор хромосом, половину от каждого родителя.

Исследователи сосредоточили работу на лабораторном растении Arabidopsis, у которого есть определённые генетические мутации, позволяющие производить диплоидные яйцеклетки без половой рекомбинации. Эти яйцеклетки имеют те же гены и число хромосом, что и их родители. Но они не могут вырасти во взрослые растения без оплодотворения сперматозоидом, который добавляет набор хромосом другого родителя.

В прошлом году команда показала, что может выводить гаплоидные растения Arabidopsis, несущие хромосомы только от одного родителя. Они внесли генетическое изменение так, что после оплодотворения яйцеклетки хромосомы одного из родителей элиминировались. Такие гаплоидные растения сократили бы время, необходимое для выведения новых сортов.

В новом исследовании лаборатория Чана с коллегами из Индии и Франции скрестила эти растения Arabidopsis, запрограммированные на элиминацию родительских генов, с одним из двух мутантов, способных производить диплоидные яйцеклетки.

Результат: примерно в одной трети произведённых семян диплоидные яйцеклетки были успешно оплодотворены, после чего хромосомы одного родителя были элиминированы, оставив диплоидное семя, которое было клоном одного из своих родителей.

Этот результат — шаг на пути к искусственному апомиксису. Команда надеется создать сельскохозяйственные культуры, такие как салат и томат, которые смогут самоопыляться и производить клональные семена. На работу поданы заявки на временные патенты.