Геномные изменения трансгенной папайи

Трансгенная папайя "SunUp", разработанная в 1990-х годах, известна устойчивостью к вирусу кольцевой пятнистости папайи. Хотя её геномная последовательность была определена к 2008 году, точное расположение и влияние трансгенных вставок оставались неизвестны. Новое исследование идентифицировало эти изменения.

Папайя — важная сельскохозяйственная культура, богатая калием, магнием и витаминами A и C. Её производство в мире стабильно растёт. Однако культурные сорта были крайне уязвимы к вирусу кольцевой пятнистости, который делал растения карликовыми и бесплодными.

Для решения проблемы учёные создали сорт SunUp методом биобаллистической трансформации (particle bombardment-mediated transformation). Частицы золота, покрытые геном белка оболочки вируса, "выстреливались" в клетки нетрансгенного сорта "Sunset" с помощью генной пушки. В результате SunUp приобрёл устойчивость к вирусу.

"Нам потребовалось 8 лет, чтобы прочитать каждый нуклеотид ДНК в этих вставках и перестройках. Мы повторяли секвенирование разными технологиями, чтобы понять природу этих трансгенных вставок", — сказал биолог растений Рэй Минг из Университета Иллинойса. "Вставка была настолько сложной, что, хотя мы отсеквенировали геном в 2008 году, мы не знали, где находятся трансгенные последовательности".

Исследователи обнаружили, что в геноме SunUp присутствует вставка размером 1,6 миллиона пар оснований. Она состоит не только из фрагментов ДНК, доставленных генной пушкой, но также из фрагментов ядерного и органелльного геномов исходного сорта Sunset. Результаты опубликованы в Nature Genetics.

Несмотря на масштабную вставку, трансгенная манипуляция не вызвала изменений в экспрессии генов. "Мы проверили каждую генную последовательность, и нет никакого влияния на функцию генома", — отметил Минг. "При сравнении SunUp и Sunset только 20 генов имеют дифференциальную экспрессию, что вызвано естественными перестройками, опосредованными транспозонами, а не генетической манипуляцией методом биобаллистики".

Такие транспозон-опосредованные перестройки происходят естественным путём и приводят к постепенным изменениям с течением времени, что ожидаемо, поскольку SunUp и Sunset выращиваются и дивергируют уже 30 лет.