Генетикам вдалося досягти цілодобового росту рослин
Іспанські біологи відкрили ланцюг генів, що зв’язує гени росту і «біогодинник» рослин, і змінили її роботу у ДНК родича капусти таким чином, що він почав рости протягом всього дня і ночі
Про це пише ZIK.
Гени, що визначають добові ритми людського організму, були виявлені ще в 90-х роках минулого століття. Аналогічні гени присутні в геномах всіх рослин і тварин. Ці ділянки ДНК керують безліччю процесів – часом сну і неспання, розкриття квіток, пошуку їжі та інших періодичних явищ в житті живих істот.
Вчені досить давно намагаються знайти ділянки ДНК, що зв’язують біоритми і гени росту в геномах представників флори, оскільки їхнє відкриття дозволить створити сорти сільськогосподарських культур «які ростуть вічно» і вирішити проблему голоду. Мартін і його колеги зробили перший крок до вирішення цього завдання, створивши перший «сорт» арабидопсиса (Arabidopsis thaliana), дикого родича капусти, з подібними модифікаціями ДНК.
Арабідопсис, як і багато інших рослин, збільшується у довжину переважно вдосвіта, коли рівень вологи у ґрунті та повітрі оптимальний для росту, і майже не змінюється вдень та першу половину ночі. Процесом його зростання «диригує» ген і білок PIF, чиї молекули розпадаються під дією світла і накопичуються у клітинах рослин під час ночі. Вчені вже кілька років роздумують, чому PIF змушує стебло арабидопсиса рости тільки у досвітні години, попри те, що його концентрація стає високою відразу після заходу сонця.
Вчені досить давно намагаються знайти ділянки ДНК, що зв’язують біоритми і гени росту в геномах представників флори, оскільки їхнє відкриття дозволить створити сорти сільськогосподарських культур «які ростуть вічно» і вирішити проблему голоду.
Два роки тому, як зазначає Мартін, його колеги по центру розкрили незвичайний зв’язок між концентрацією PIF та іншим білком, молекулою PRR1, однією з безлічі компонентів «біогодинника» рослин. Коли частка PRR1 у клітинах рослин була максимально високою, «сигнал зростання» у них був майже повністю відсутній, і навпаки – коли в клітинах присутні молекули PIF, активність «біогодинника» максимально знижувалася.
Використовуючи напрацювання колег, Мартін і його команда спробували з’ясувати, якими ланцюжками генів керують і PIF, і PRR1, і спробували знайти їх, спостерігаючи за змінами у рівні активності різних генів у різний час доби.
Як виявилося, за ріст стебла арабидопсиса відповідає всього один ген, CDF5, роботу якого стимулює PIF і пригнічує PRR1 та ряд інших білків і генів, пов’язаних з функціонуванням біоритмів рослин. Коли вчені змінили структуру CDF5, арабідопсис почав рости протягом усієї доби, завдяки чому довжина стебла такої ГМО-рослини була приблизно в 1,5-2 рази більше, ніж у його диких родичів.
Генетики припускають, що біогодинник аналогічним чином керує роботою інших генів, що відповідають за ріст стебла, коренів, плодів і квітів. Їхня модифікація дозволить підвищити врожайність сільськогосподарських культур і зробити флору більш привабливим джерелом біомаси для виробництва палива та хімікатів.
