Новый химический метод упростит селекцию растений

Ученые Исследовательского института в Кембридже разработали новый подход к мутационной селекции, позволяющий внедрять полезные признаки в растения. Суть метода заключается в преднамеренном создании случайных генетических изменений. Это достигается путем обработки прорастающих семян химиотерапевтическим препаратом этопозидом.

Механизм действия этопозида основан на его влиянии на фермент, регулирующий структуру ДНК во время клеточного деления. Препарат вызывает разрывы в ДНК, и при попытке клеток восстановить эти повреждения, возникают ошибки, приводящие к масштабным перестройкам генома. Эти изменения наследуются последующими поколениями растений.

Результаты генетических изменений на арабидопсисе и голубином горохе

Процесс относительно прост и основан на стандартных лабораторных процедурах: семена проращивают в питательной среде с этопозидом, а затем высевают в почву. 

Эффективность метода была продемонстрирована на Arabidopsis thaliana. Две трети обработанных линий показали видимые изменения в морфологии, размере, пигментации и фертильности, связанные с делециями, дупликациями и перестройками ДНК.

Особое значение имеет применение этой методики к голубиному гороху, засухоустойчивой бобовой культуре, важной для продовольственной безопасности в ряде стран Азии и Африки. Несмотря на его потенциал, недостаток генетического разнообразия ограничивает выведение улучшенных сортов. Эксперименты с голубиным горохом привели к получению второго поколения растений, среди которых были выявлены линии, имеющие повышенную устойчивость к засолению.

Преимущества перед другими методами

Химический подход может быть полезен и для сельскохозяйственных культур, которые трудно модифицировать с помощью инструментов редактирования генов, таких как CRISPR. Хотя CRISPR позволяет вносить точные генетические изменения, он часто основан на генетической трансформации, технически сложном этапе для многих видов растений.

Новый метод дополняет существующие генетические инструменты, а не заменяет их. Предоставляя более доступную альтернативу облучению, химическая мутация может расширить возможности крупномасштабных генетических изменений и создания новых сортов растений.

Получение высокого урожая сельскохозяйственных культур невозможно без качественного семенного материала. Лаборатории Всероссийского центра карантина растений (ФГБУ «ВНИИКР» Россельхознадзора) проводят проверку семенного материала и другой подкарантинной продукции на наличие опасных и карантинных вредных организмов.

Источник: Lindsey L. Bechen et al, A simple method to efficiently generate structural variation in plants, PLOS Genetics (2025). DOI: 10.1371/journal.pgen.1011977