Помидоры обманули для повышения урожайности
За последние годы учёные открыли десятки клеточных механизмов, которые повышают или понижают активность генов. При помощи регулировки генетической активности организмы могут быстро адаптироваться к новым условиям обитания или гибко менять программу поведения в ответ на новые факторы – к примеру, некоторые растения используют эпигенетические метки для того, чтобы запоминать пережитые засухи, приспосабливаться к ним и передавать эту информацию потомкам.
Американские учёные из Пенсильванского университета воспользовались эпигенетикой, чтобы повысить урожайность помидоров: для этого они привили стебель одного томата к корням другого. Такую процедуру часто используют при одном из видов бесполого размножения растений и чтобы улучшить свойства многих плодовых культур – например, яблонь и груш. Как правило, если соединить черенки и корни даже разных видов растений, они срастаются.
Благодаря этому селекционеры объединяют полезные качества подвоя (существующей корневой системы) и привоя (пересаживаемого стебля и побегов). В ходе исследования учёные проверили, как изменится жизнедеятельность и урожайность помидоров, если пересадить их на корень томата с другими генетическими воспоминаниями. Эпигенетические метки второго растения учёные изменили, чтобы в их клетках повысилась активность гена MSH1.
Этот участок ДНК активизируется в тех случаях, когда растение переживает засуху и запоминает информацию о проблеме с доступом к воде. Если его активировать, это не только повышает стойкость растения к непогоде, но и делает его гораздо более продуктивным. Исследователи активировали MSH1 в геноме помидоров, удалили их стебли и соединили их с побегами других помидоров, которые раньше не могли пережить засуху.
В результате активность MSH1 увеличилась не только в корнях, но и в пересаженном стебле томатов, а урожайность в среднем выросла на 35%. Наблюдения показали, что потомки унаследовали это качество, сохранив высокую урожайность и стойкость к непогоде на протяжении как минимум пяти поколений. Учёные считают, что благодаря их результатам эпигенетику теперь можно широко использовать в сельском хозяйстве и ботанических исследованиях.