Минимальные геномы дают жизнеспособные растения для биотехнологий
Ученые из Института Солка обнаружили, что удаление крупных дублированных блоков ДНК из генома растения может приводить к нормальным растениям. Это демонстрирует, что крупные хромосомные делеции — жизнеспособная стратегия в генной инженерии растений, которая может ускорить создание оптимизированных, минимальных геномов растений.
Новое исследование под руководством профессора Тодда Майкла и вычислительного биолога Ашота Папикяна было опубликовано в Proceedings of the National Academy of Sciences 11 августа 2025 года.
Методология
- Исследователи использовали CRISPR-Cas9 для удаления четырех крупных дублированных блоков в модельном растении Arabidopsis thaliana.
- Делеции были подтверждены с помощью полногеномного секвенирования, которое показало минимальные нецелевые эффекты.
Результаты
- Две линии с делециями показали отчетливые фенотипы из-за потери множества генов.
- Две другие линии не проявляли очевидных дефектов.
- RNA-секвенирование показало, что компенсация экспрессии (повышение активности интактных дубликатов при удалении их копий) не была общей реакцией на удаленные регионы в данных условиях.
Значение
Результаты показывают, что можно получить жизнеспособные растения, удаляя крупные фрагменты, которые могут быть избыточными или содержать несущественные гены. Это ставит под сомнение предположение об обязательной важности этих дублированных регионов и подчеркивает потенциальную избыточность или модульность геномов растений.
Подход удаления целых дублированных блоков предлагает мощную стратегию для:
- Функционального анализа консервативных регионов генома.
- Исследования сцепления генов и эффектов дозировки.
- Ускорения разработки оптимизированных, минимальных геномов растений с широкими последствиями для биологии растений, синтетической геномики и биотехнологии.