Генный переключатель «вкл-выкл» может защитить растения от изменения климата
Изменение климата сильно повлияет на способность растений к выживанию. Целые экосистемы могут разрушиться из-за потери ключевых растений, а сельское хозяйство, каким мы его знаем, может исчезнуть. Хотя со временем эти растения могут развиваться и приобретать более устойчивые черты, чтобы противостоять жаре и выживать в более суровой погоде, все может теплеть слишком быстро, чем мы ожидаем.
Ученые из Стэнфордского университета считают, что у них может быть решение: генетические схемы, которые могут управлять определенными генами, чтобы контролировать рост корней растений, прокладывая путь к созданию «умных растений», способных реагировать на изменение климата. Команда протестировала эти новые схемы, применив их к листьям табака и растениям арабидопсиса, и опубликовала результаты в журнале Science.
«Это в некотором смысле знаковое событие, потому что мы разработали метод и конвейер для контроля экспрессии генов на уровне разрешения, который был невозможен раньше», сказал The Daily Beast Хосе Диннени, биолог из Стэнфорда, руководивший исследованием. «Я приравниваю это к чему-то вроде Minecraft, где вы можете брать строительные блоки и создавать из них то, что хотите».
Вы, возможно, когда-то создавали картофельную батарейку в школе, чтобы узнать об электрических цепях. Генетические цепи, контролирующие экспрессию определенных генов, действуют по тому же принципу, но имеют место внутри самого картофеля и на молекулярном уровне. Подобно электрической цепи, им требуется переключатель для включения или выключения.
В новом исследовании Диннени и его команда воспользовались особыми генетическими последовательностями, называемыми промоторами, некоторые из которых можно найти только в определенных частях растения, чтобы включать и выключать рост корней.
Эти синтетические цепи могут включаться только в присутствии этих промоторов, а это означает, что желаемые изменения будут затрагивать только части растения, а не все растение в целом. Диннени сказал, что такая степень контроля над их модификациями может быть преимуществом по сравнению с традиционной генетической модификацией, используемой для производства ГМО, которые влияют на весь урожай.
Это еще не идеальный дизайн. Диннени отмечает, что его команда опробовала восемь различных схем, которые в принципе должны были работать, но только половина из них привела к предполагаемым изменениям в росте корней. Диннени добавил, что он не был удивлен этими результатами: «Я думаю, что если и было какое-то удивление, так это то, что любой из них сработал с первой попытки», сказал он.
Более того, для реализации генетической схемы требуется зрелый организм. Растения, использованные в этом эксперименте, могут вырасти за несколько дней, но сельскохозяйственным культурам могут потребоваться недели или месяцы, чтобы дойти до зрелости.
Тем не менее, исследователи надеются на такие возможности. И, в конце концов, такого рода исследования могут быть применены к более сложным организмам, помимо растений, пишут авторы сопроводительной статьи в журнале Science.
«Эти усилия представляют собой веху в генной инженерии, целого полностью разработанного многоклеточного организма и указывают на предстоящие проблемы», написали биологи из Калифорнийского университета в Беркли Саймон Аламос и Патрик Ши, которые не участвовали в исследовании. Другие размышляли о перспективах создания умных растений с генетическими схемами, которые могут включаться и выключаться при определенных условиях окружающей среды, таких как засуха.
«Наши синтетические генетические схемы позволят нам создавать очень специфические корневые системы или очень специфические структуры листьев, чтобы увидеть, что оптимально при сложных условиях окружающей среды, которые как мы знаем грядут», отметила в пресс-релизе ведущий автор исследования и исследователь биоинженерии из Стэнфорда Дженнифер Брофи. «Мы делаем проектирование растений более точным».
Источник: thedailybeast.com/genetic-circuits-could-let-plants-adapt-faster-to-climate-change
