Генные драйвы для борьбы с сорняками протестировали ученые

Такая технология открывает возможности для быстрого распространения заданных генетических изменений в популяциях. Эти изменения могут быть направлены как на уничтожение популяции, так и на внедрение новых свойств. Например, генные драйвы могут быть использованы для борьбы с сорняками.

Ученые Корнелльского университета провели компьютерное моделирование, чтобы понять, как генные драйвы будут вести себя в популяциях растений, учитывая наличие банков семян. Банки семян – это естественные подземные хранилища, где семена могут сохранять всхожесть на протяжении многих лет, а иногда и десятилетий.

Исследователи обнаружили, что эти запасы семян могут замедлить или даже полностью остановить распространение генного драйва. Причина в том, что прорастающие из банков семена постоянно пополняют популяцию растениями, которые не несут в себе внедренный генный драйв. Подобные исследования, основанные на моделировании, играют важную роль в разработке эффективных генных драйвов для растений. Они позволяют ученым предвидеть и устранять потенциальные проблемы еще до того, как технология будет применена в реальных условиях.

Системы генного драйва для растений

В лабораторных условиях были разработаны две системы генного драйва для растений, получившие названия CAIN и ClvR. Эти системы показали надежную передачу признаков потомству и приводят к тому, что растения производят неактивную пыльцу, нежизнеспособные семязачатки, или и то, и другое.

Для изучения динамики развития этих двух подходов к генному драйву была создана компьютерная модель. Она учитывает такие факторы, как количество жизнеспособной пыльцы или семязачатков, производимых каждым растением, срок хранения семян в банке и ежегодное количество прорастающих семян.

Изучение безопасности генных драйвов у растений

Результаты моделирования показали, что генные драйвы CAIN и ClvR успешно распространяют внесенные мутации в популяции. Однако чем дольше семена хранятся в почве, тем более продолжительным будет процесс распространения искусственно созданных мутаций.

Несмотря на сложности, связанные с банками семян, они обладают значительным преимуществом. Хранящиеся семена могут служить своего рода эволюционным буфером, ослабляя действие генного драйва и предотвращая в случае чего его нежелательное закрепление. Даже если растение с генным драйвом случайно попадет в окружающую среду или произойдет его распространение на нецелевую популяцию, банк семян может способствовать его естественному исчезновению. Таким образом, банки семян выступают в роли естественного механизма биобезопасности.

Банки семян сорных растений в почве представляют серьезную опасность, так как служат скрытым источником засорения, длительно сохраняя всхожесть. Они способны значительно снижать урожайность сельскохозяйственных культур. Во Всероссийском центре карантина растений (ФГБУ «ВНИИКР» Россельхознадзора) проводят изучение инвазивных сорных растений, разрабатывают методы диагностики и борьбы с ними.

Источник: Isabel K. Kim et al, Seed dormancy shapes gene drive dynamics in plants, Nature Plants (2026). DOI: 10.1038/s41477-026-02256-1