Метод получения гаплоидных растений ускорит селекцию

Биологи растений из Калифорнийского университета в Дэвисе открыли надежный метод получения растений, несущих генетический материал только от одного из родителей. Техника, описанная в статье, которая будет опубликована 25 марта в журнале Nature, может радикально ускорить селекцию сельскохозяйственных культур на желаемые признаки.

Открытие стало результатом случайной лабораторной находки, которую легко было бы списать на ошибку.

Исследователи изучали белок CENH3 у модельного растения Arabidopsis thaliana. Этот белок относится к гистонам и находится исключительно в центромере — области хромосомы, контролирующей её передачу следующему поколению.

Постдок Рави Марутхачалам пытался скрестить генетически модифицированные растения (с меченной флуоресцентным белком версией CENH3) с обычными. Вместо ожидаемого потомства с одним мутантным и одним нормальным геном, он получил только растения с нормальным геном. Анализ показал, что у потомства было 5 хромосом вместо 10, и все они происходили от одного родителя.

У растений произошёл процесс элиминации генома: при скрещивании хромосомы одного из родителей были устранены. Это явление уже используется для получения гаплоидных растений у кукурузы и ячменя, но новый метод, основанный на модификации CENH3, должен работать с любым растением и не требует дорогостоящей культуры тканей.

Практическое значение:

• Мгновенная гомозиготность: Гаплоидные растения (с одним набором хромосом) сразу гомозиготны по всем генам. Это позволяет создавать истинно размножающиеся линии за одно поколение, минуя годы инбридинга.
• Ускорение селекции: Метод ускорит закрепление желаемых признаков, таких как устойчивость к вредителям, вкус плодов или засухоустойчивость.
• Широкая применимость: «Мы должны быть способны создавать линии, индуцирующие гаплоидию, у любой сельскохозяйственной культуры», — заявил Рави.

После элиминации хромосом исследователи стимулировали растения удвоить оставшийся набор, чтобы восстановить нормальное диплоидное число (гаплоидные растения стерильны).

Фундаментальный аспект:

Исследование также проливает свет на видообразование у растений. CENH3, играющий ключевую роль в делении клеток у всех растений и животных, оказался одной из самых быстро эволюционирующих последовательностей в геноме. Учёные предполагают, что различия в центромерах могут создавать барьеры для скрещивания между видами.