CRISPR/Cas9 лишила помидоры семян и потребности в опылении

Японские ученые отредактировали геном томатов таким образом, что растения утратили семена и перестали нуждаться в опылении для размножения. Результаты работы опубликованы в журнале Scientific Reports.

Оплодотворение без опыления, или партенокарпия, приводящее к появлению плодов без семян, во многих случаях служит ценным признаком сельскохозяйственных растений. Такие плоды лучше подходят для промышленной обработки (например, изготовления паст и соусов) и для многих людей более приятны для употребления. Кроме того, растения размножаются вегетативным путем (например, отростками) и не зависят от пчел-опылителей, глобальная популяция которых резко снижается в последние годы (эта проблема настолько серьезна, что предпринимаются попытки решить ее с помощью дронов).

Партенокарпные культуры могут образовываться случайно, их также получают путем воздействия различных физических и химических воздействий с длительной последующей селекцией. Так были выведены и несколько имеющихся сортов бессемянных помидоров. Предпринимались также попытки создания партенокарпных томатов путем генной инженерии, однако такой подход сложен и долог.

Чтобы вызвать партенокарпию быстро и целенаправленно, сотрудники Университетов Токусимы и Цукубы воспользовались высокоточной технологией редактирования генома CRISPR/Cas9, чтобы инактивировать в томатах ген IAA9. Этот ген, подавляя синтез фитогормона ауксина, препятствует формированию плода без предварительного опыления.

Его выключение привело к появлению бессемянных плодов как у модельного томата Micro-Tom, так и у коммерческого сорта Ailsa Craig. Необходимое изменение наблюдалось практически в 100 процентах ДНК растения и хорошо передавалось в следующем партенокарпном поколении. При этом полногеномное исследование не выявило посторонних мутаций в геноме. Единственным внешним отличием полученных растений от обычных стала более простая форма листьев — признак, который также контролируется ауксином. На скорость роста и размер плодов модификация не повлияла.

По словам руководителя работы Кейси Осакабе (Keishi Osakabe), ученые не пробовали получившиеся плоды, но теоретически, они по вкусу не должны отличаться от обычных. Как пишут авторы, разработанная ими методика подходит для получения разных сортов бессемянных томатов и ряда других сельскохозяйственных культур.

Появятся ли отредактированные CRISPR/Cas9 томаты на прилавках магазинов, будет зависеть от мнения лицензирующих организаций. Учитывая безопасность применения этой технологии (она не требует использования вирусных векторов и введения в ДНК растения трансгенов), нужды в жесткой регуляции может не возникнуть. Так, в 2016 году Министерство сельского хозяйства США отказалось как-либо усложнять оборот первой сельскохозяйственной культуры, выведенной с помощью CRISPR/Cas9, — шампиньонов, которые не темнеют на воздухе.

Олег Лищук