Фото: із відкритих джерел
Дослідники з Єврейського університету в Єрусалимі описали генетичний механізм, який узгоджує розвиток квітки та старт росту плоду в томатів і може підвищувати зав’язування за холодних умов. У зимових тепличних експериментах відредаговані CRISPR рослини давали значно більше плодів і швидше дозрівали, ніж контроль.
Про це повідомляє сайт Аграрії разом з посиланням на сайт Global Agriculture.
Команда Єврейського університету в Єрусалимі (HU) повідомила про результати дослідження генетичного механізму, що координує розвиток квітки та формування плоду в томатів і потенційно може бути корисним для отримання врожаю за складніших, зокрема холодніших, умов. Роботу опубліковано в журналі New Phytologist.
Дослідження очолили проф. Наомі Орі та Наве Ман (Robert H. Smith Faculty of Agriculture, Food and Environment, HU) у співпраці з науковцями з Leibniz Institute of Plant Biochemistry (Німеччина) та Agricultural Research Organization (Volcani Institute, Ізраїль).
Що саме вивчали
У центрі уваги був регуляторний контур, пов’язаний із реакцією рослини на ауксин — гормон, який бере участь у регуляції росту та репродукції. У цьому контурі частина факторів підсилює ауксинову відповідь, а мала регуляторна РНК miR167, навпаки, виступає «гальмом», допомагаючи утримувати активність ключових генів у балансі.
Щоб перевірити, як елементи цієї системи впливають на розвиток квітки та плодоношення, дослідники застосували CRISPR-редагування і внесли зміни до кількох генів.
Ключові гени та ефект для репродукції
За даними авторів, два близькоспоріднені гени SlARF8A і SlARF8B працюють разом, координуючи розвиток чоловічих і жіночих репродуктивних органів квітки. Один із цих генів також пов’язаний із контролем моменту розкриття пиляків для вивільнення пилку — критичного етапу для успішного запліднення.
Під час комбінування змін у «підсилювальних» і «стримувальних» ланках цього балансу команда виділила варіант, який дав виразний фенотип: рослини починали формувати плоди без запліднення — через природний процес партенокарпії, що приводить до утворення безнасінних томатів. Такі рослини, як зазначено, починали плодоношення раніше за всіх протестованих умов, а за холодних зимових умов могли формувати плоди тоді, коли інші рослини давали мало або не давали їх зовсім.
«Наші результати показують, як томатні рослини використовують ретельно збалансовану генетичну систему для координації розвитку квітки, вивільнення пилку та початку росту плоду. Розуміння цієї системи з часом може допомогти нам розробити культури, які надійніше формують плоди, коли температура ускладнює нормальне запліднення», — сказала проф. Наомі Орі.
Результати зимових тепличних експериментів
У зимових тепличних випробуваннях відредаговані рослини на початку сезону сформували понад у 18 разів більше плодів, ніж звичайні (контрольні) рослини. До моменту збирання врожаю вони дали у 6 разів більше стиглих томатів і у 10 разів більшу загальну масу стиглих плодів.
Наприкінці експерименту більшість плодів на відредагованих рослинах уже дозріли й почервоніли, тоді як на немодифікованих рослинах переважна частина плодів залишалася зеленою. Також зазначено, що відредаговані рослини були компактнішими й спрямовували більше енергії на формування плодів, а не на нарощування стебел і листя.
Що це може означати для виробництва
Автори вказують, що результати можуть бути корисними для продовження виробництва томатів у холодні місяці та підвищення стабільності зимових зборів, зокрема в тепличних системах, де низькі температури можуть ускладнювати запилення та зав’язування.
Окремо наголошено, що перед можливим комерційним застосуванням потрібні додаткові дослідження — зокрема, щоб оцінити вплив генетичних змін на розмір плоду, смак і загальну якість, а також перевірити, чи можна успішно перенести ці зміни в агровиробничі сорти. У матеріалі також зазначено, що підхід може бути особливо цікавим для томатів на переробку, де безнасінні плоди та знижений вміст «желе» можуть бути перевагою.
Дослідження підтримали German Research Foundation, Israel Science Foundation та Міністерство сільського господарства Ізраїлю.