Науковці США навчилися робити «щеплення» від посухи для агророслин

Американські біологи «обдурили» помідори, щоб підвищити їх урожайність. Для цього вчені поєднали стовбур одного томату з коренем іншого, набір епігенетичних міток якого штучно змінили. В результаті помідори «вважали», що пережили посуху. 

Про це пише propozitsiya.com з посиланням на nature.com.

«Це можна зробити з будь-якою рослиною. Наше дослідження стало великим проривом в епігенетиці: тепер її можна використовувати для поліпшення врожайності. Більш того, в майбутньому за допомогою епігенетики ми зможемо захищати ліси від наслідків глобального потепління», — пояснює Саллі Маккензі, професор Пенсильванського університету (США) і один із авторів дослідження.

За допомогою подібних «диригентів» генетичної активності організми можуть швидко адаптуватися до нових умов проживання або гнучко змінювати програму поведінки у відповідь на нові фактори. Наприклад, деякі рослини використовують епігенетичні мітки для того, щоб «запам’ятовувати» посухи, пристосовуватися до них і передавати цю інформацію нащадкам.

Те, як працюють практично всі гени, залежить не тільки від їх структури, а й від того, як «упакована» та частина нитки ДНК, де вони знаходяться, і як вона взаємодіє з сусідніми сегментами генома. За останні роки вчені відкрили десятки клітинних механізмів, які підвищують або знижують активність генів. Для цього такі механізми наносять на білкову упаковку генів особливі молекулярні мітки, які називають епігенетичними.

Професорка Маккензі і її колеги вперше скористалися епігенетикою, щоб підвищити врожайність помідорів. Для цього вони прищепили стебло одного томату до коріння іншого.

Таку процедуру часто використовують при одному з видів безстатевого розмноження рослин і щоб поліпшити властивості багатьох плодових культур, наприклад, яблунь і груш. Як правило, якщо з’єднати живці і коріння навіть різних видів рослин, вони зростаються. Завдяки цьому селекціонери об’єднують корисні якості підщепи, тобто вже існуючої кореневої системи, і прищепи.

У ході свого дослідження Маккензі і її колеги перевірили, як зміниться життєдіяльність і врожайність помідорів, якщо пересадити їх на корінь томату з іншими генетичними «спогадами». Епігенетичні мітки другої рослини вчені змінили, щоб в їх клітинах підвищилася активність гена MSH1.

Керуючись цією ідеєю, вчені активували MSH1 в геномі помідорів, видалили їх стебла і з’єднали їх з пагонами інших помідорів, які раніше не могли пережити посуху.

В результаті активність MSH1 збільшилася не тільки в коренях, але і в пересадженому стеблі томатів. Після цього їх врожайність в середньому зросла на 35%.

Подальші спостереження показали, що нащадки успадкували цю якість, зберігши високу врожайність і стійкість до негоди протягом як мінімум п’яти поколінь. Маккензі та її колеги вважають, що завдяки їх результатам епігенетика тепер може широко використовуватися в сільському господарстві і ботанічних дослідженнях.