Ольга МОЖЕЙКО, «ГлавАгроном»
Многолетняя работа селекционеров прослеживается на большинстве сельскохозяйственных культур. Современные сорта томатов насчитывают сотни вариаций во всем мире, отличаются не только по вкусовым характеристикам, но и размерам, форме, окрасу. Мало кто вспомнит, что изначально томат был размером с горошину, а теперь некоторые плоды могут достигать 400-500 грамм веса.
Ученые выясняют, как физические изменения томатов проявляются на уровне генов. Работа, которая проводится в рамках исследования, поможет селекционерам в будущем «настраивать» томаты для улучшения их качеств: вкуса, хранения, роста и развития.
Изучение ДНК томатов с возможностью управления генами легло в основу научного исследования, которое проводилось под руководством ученого медицинского института Говарда Хьюза Закари Липпмана.
В настоящее время он и его коллеги идентифицировали скрытые мутации в геномах 100 видов томатов, включая дикорастущее растение с апельсиновыми ягодами с Галапагосских островов и сорта, обычно перерабатываемые в кетчуп и соус.
Их анализ является наиболее полной оценкой таких мутаций, которые изменяют длинные участки ДНК для любого растения. Как отмечает руководитель работы, исследование может привести к созданию новых сортов томатов и улучшению существующих сортов и гибридов. Специалисты уже выявили несколько мутаций, которые изменили исходные характеристики томата: вкус и вес.
Новое исследование основывалось на ранее проведенных, в результате которых было доказано существование мутаций в геномах растений, однако не было собрано достаточных доказательств влияния этих мутаций на исходные характеристики томатов.
Мутации, которые выполнялись командой Липпмана, были направлены на изменение структуры ДНК путем копирования, удаления, вставки или перемещения длинных участков ДНК в другом месте генома. Эти мутации, также называемые структурными вариациями, происходят во всем живом мире.
Ученые могут идентифицировать мутации, считывая буквы ДНК с помощью метода, известного как генетическое секвенирование. Ограничения в этой технологии, однако, затруднили расшифровку длинных участков ДНК, отметил Липпман. Таким образом, исследователям не удалось получить полную картину структурных мутаций в геноме.
«Генетики понимали, что эти мутации вносят значительный вклад в особенности растений. Команда Липпмана не только обнаружила эти мутации в томате и его диких родственниках, но и определила, как они функционируют внутри растений».
Майкл Пуругганан - ученый Нью-Йоркского университета
Новое исследование, проведенное совместно с Майклом Шацем из Университета Джона Хопкинса и другими учеными, выявило более 200 тыс. структурных мутаций в томатах с использованием методики длительного секвенирования.
Большинство мутаций, которые обнаружили специалисты, не меняют гены, кодирующие исходные признаки у томатов. Но совершенно ясно, что многие из этих мутаций изменяют механизмы, управляющие активностью генов. К примеру, один из таких генов, управляет размером плодов томата. Изменив структуру ДНК — в данном случае количество копий гена, — команда Липпмана смогла изменить производство фруктов. Растения, лишенные этого гена, никогда не плодоносили, в то время как растения с тремя копиями этого гена плодоносили примерно на 30% больше, чем растения с единственной копией.
Команда Липпмана также продемонстрировала, как структура ДНК может влиять на черты: совместно выполненные четыре структурные мутации позволили повысить урожайность сорта томата, участвовавшего в исследовании. Эти открытия могли бы помочь селекционерам улучшить сорта не только томатов, но и других родственных культур.
Подготовлено по материалам сайта sciencedaily.com.
Узнавайте первыми самые актуальные новости сельского хозяйства России и мира на нашем сайте «ГлавАгроном».
