Как и большинство растений, яблони растут вверх. Однако некоторые яблони в дендрариях отпускают нисходящие ветви, демонстрируя привычку плакучего роста. Исследователи выяснили причину и сконструировали яблони с управляемой архитектурой дерева.
Плакучие яблони считаются бесценными генетическими ресурсами для лучшего понимания архитектуры дерева. Недавнее исследование плакучих яблонь, проведенное группой ученых под руководством Корнельского университета и опубликованное в журнале «Физиология растений», подчеркивает пользу, которую можно извлечь от вызова гравитации.
Самыми важными результатами исследования являются обнаружение единственной точечной мутации в последовательности ДНК гена, получившего название MdLAZY1A, что имеет решающее значение для реакции яблонь на гравитацию.
Гравитация - природная сила, постоянно действующая на все объекты на Земле, включая людей и растения. В нормальных условиях корни растений положительно реагируют на силу тяжести и растут вниз (вместе с направлением силы тяжести), тогда как побеги демонстрируют отрицательную реакцию на силу тяжести, растя вверх (против направления силы тяжести).
Большинство распространенных сортов яблони, «Гала» или «Фудзи», имеют две копии гена MdLAZY1A нормальной функции, которые обеспечивают рост побегов вверх.
Мутация, выявленная в ходе исследования, представляется крайне необычной, поскольку она не только фундаментально меняет функцию копии гена, содержащей мутацию, но и препятствует правильному функционированию второй копии гена без мутации.
В результате у яблонь с мутацией меняется реакция на гравитацию, в результате чего ветви растут вниз, независимо от наличия нормальной копии гена.
Как был идентифицирован ген MdLAZY1A? С помощью передового генетического подхода.
Прямая генетика - это распространенный метод идентификации конкретного гена или генов, придающих конкретный представляющий интерес фенотип, например, склонность к плакучему росту яблони. Другой подход называется обратной генетикой, когда фенотипические изменения исследуются после того, как интересующий ген намеренно изменен в последовательности ДНК.
В соответствии с этим, в ходе исследования было проведено несколько трансгенных экспериментов для независимой экспрессии нормальных и мутантных копий гена на яблонях «Гала» стандартного роста.
Когда нормальная копия гена недостаточно экспрессируется, трансгенные яблони «Гала» растут вниз. Однако когда нормальная копия гена сверхэкспрессируется, у трансгенных деревьев «Гала» ветви более прямостоячие. Когда мутантная копия гена сверхэкспрессируется, трансгенные деревья «Гала» растут вниз, хотя деревья несут две нормальные копии гена.
Учитывая характер полученных результатов, ученые предположило, что сайт мутации можно использовать в качестве эффективной мишени для редактирования генов на основе CRISPR, чтобы улучшить древовидную архитектуру существующих основных сортов яблони.
С практической точки зрения, это могло бы уменьшить трудоемкую операцию по сгибанию ветвей, что применяют в яблоневых садах уже более века. Изгиб ветвей способствует цветению и завязыванию плодов, одновременно ограничивая вегетативный рост, например, листьев и побегов.
Учитывая трудоемкость и затраты, связанные с изгибом ветвей вручную, кажется логичным заставить яблони расти нисходящими ветвями естественным путем посредством редактирования генов без интеграции какой-либо экзогенной ДНК.
(Источник и фото: Cornell University).
Интересна тема? Подпишитесь на наши новости в ДЗЕН | Канал в Telegram | Группа Вконтакте | Дзен.новости.