Растения передают "память" о стрессе потомству, делая его более устойчивым

Манипулируя экспрессией одного гена, генетики могут вызвать у растений форму "стрессовой памяти", которая наследуется частью потомства, потенциально делая его рост более энергичным, выносливым и продуктивным. Это открытие, по мнению исследователей из Университета штата Пенсильвания, имеет важное значение для селекции растений.

Поскольку метод является эпигенетическим — он затрагивает экспрессию существующих генов, а не введение нового генетического материала от другого растения — культуры, выведенные с его помощью, могут избежать споров, связанных с генетически модифицированными организмами.

Ключевой ген MSH1

• Один ген, MSH1, контролирует широкий спектр сетей устойчивости растений.
• Когда ген MSH1 инактивирован (методом мутации или RNA interference для сайленсинга), растение приобретает повышенную фенотипическую "пластичность".
• Это позволяет растению быстро адаптироваться к стрессу (засуха, жара), изменяя рост, конфигурацию корней, ограничивая биомассу и задерживая время цветения.

Наследуемая память

• Эти адаптационные реакции "запоминаются" и передаются через селективное скрещивание на многие поколения.
• Однако память наследуется только частью потомства, создавая "полных" сиблингов с памятью и без нее.
• Исследователи предполагают, что эта способность есть у всех растений и является важным механизмом передачи "памяти" об окружающей среде потомству для его предварительной адаптации.

Последствия для селекции

• Эпигенетическая "перепрограммировка" позволяет по-новому экспрессировать гены, не меняя генотип, что является нетрадиционным подходом к селекции.
• Ученые выявили пути, усиливающие рост корней и жизнеспособность растений, что повышает урожайность.
• При скрещивании или прививке растения с модифицированным MSH1 эта повышенная сила роста становится ярко выраженной.

Исследования

• Основная работа проводилась на модельном растении Arabidopsis (резуховидка Таля), у которого изучали пять поколений.
• В текущих исследованиях сайленсинг MSH1 успешно применяется к томатам и сое, а полевые испытания прививок показали отличные результаты по урожайности.
• Запланирован крупный эксперимент по выращиванию модифицированной таким образом рапса.

Результаты исследования опубликованы 5 мая в журнале Nature Communications.