Long read
Ген модифицируется таким образом, что растения начинают воспринимать молекулы одного из противогрибковых средств как сигнал к наступлению засухи. Это буквально позволяет управлять растениями на предмет их чувствительности к воде или ее отсутствию.
Столь сложную работу провели биологи из университета Калифорнии в Риверсайде (США) под руководством Шона Катлера (Sean Cutler). Долгие годы эта группа трудилась над созданием синтетического аналога абсцизовой кислоты (ABA), которая представляет собой особый фитогормон, управляющий реакцией растения на засуху. Клетки растений начинают выделять молекулы этого вещества, как только «чувствуют», что им не хватает воды. В конечном счете это приводит к тому, что листья, стебель, соцветия и другие части растения закрывают поры, замедляют рост, тем самым уменьшая потери воды.
Несмотря на довольно простую структуру, АВА оказалась очень сложным союзником для биохимиков. Эта кислота дорога при синтезировании, изменяет свою структуру под действием света, а при попадании в растение быстро распадается. Поэтому абсцизовую кислоту не получится использовать фермам или домашним хозяйствам. Создание же аналогов АВА к успеху так и не привели.
В связи с этим группа Катлера выбрала другой путь: не подбирая замену абсцизовой кислоте, ученые решили «перепрограммировать» сам клеточный рецептор, который и ответственен за реакцию растений на засуху. В итоге они заменили ту часть рецептора, которая отвечала за распознавание АВА, на синтетическую белковую цепочку, реагирующую на молекулы мандипропамида (так называется популярное среди фермеров средство борьбы с грибками).
Видоизмененную версию гена ученые вставили в клетки двух растений – садовых помидоров и арабидопсиса (это растение является для биологов неким «аналогом» лабораторной мыши). В результате оба этих растения стали легко переживать даже очень сильные засухи в том случае, если в их небольшой водный рацион был добавлен фунгицид. В то же время и при нормальном количестве воды растения продолжали хорошо плодоносить и ничем не отличались от своих генетически немодифицированных собратьев.
Столь сложную работу провели биологи из университета Калифорнии в Риверсайде (США) под руководством Шона Катлера (Sean Cutler). Долгие годы эта группа трудилась над созданием синтетического аналога абсцизовой кислоты (ABA), которая представляет собой особый фитогормон, управляющий реакцией растения на засуху. Клетки растений начинают выделять молекулы этого вещества, как только «чувствуют», что им не хватает воды. В конечном счете это приводит к тому, что листья, стебель, соцветия и другие части растения закрывают поры, замедляют рост, тем самым уменьшая потери воды.
Арабидопсис - растительный "аналог" лабораторных мышей / ©Flickr
Несмотря на довольно простую структуру, АВА оказалась очень сложным союзником для биохимиков. Эта кислота дорога при синтезировании, изменяет свою структуру под действием света, а при попадании в растение быстро распадается. Поэтому абсцизовую кислоту не получится использовать фермам или домашним хозяйствам. Создание же аналогов АВА к успеху так и не привели.
В связи с этим группа Катлера выбрала другой путь: не подбирая замену абсцизовой кислоте, ученые решили «перепрограммировать» сам клеточный рецептор, который и ответственен за реакцию растений на засуху. В итоге они заменили ту часть рецептора, которая отвечала за распознавание АВА, на синтетическую белковую цепочку, реагирующую на молекулы мандипропамида (так называется популярное среди фермеров средство борьбы с грибками).
Видоизмененную версию гена ученые вставили в клетки двух растений – садовых помидоров и арабидопсиса (это растение является для биологов неким «аналогом» лабораторной мыши). В результате оба этих растения стали легко переживать даже очень сильные засухи в том случае, если в их небольшой водный рацион был добавлен фунгицид. В то же время и при нормальном количестве воды растения продолжали хорошо плодоносить и ничем не отличались от своих генетически немодифицированных собратьев.
Нам успешно удалось перепрофилировать фунгицид и заставить его исполнять новую роль, создав новый химический рецептор, что ранее никому не удавалось сделать. Мы ожидаем, что стратегия «перепрограммирования» реакции растения на разные стимулы при помощи инструментов синтетической биологии поможет нам использовать другие агрохимикаты для управления прочими полезными чертами растений – к примеру, устойчивостью к болезням или скоростью роста.
– Шон Катлер, руководитель группы молекулярных биологов из университета Калифорнии в Риверсайде (США)
– Шон Катлер, руководитель группы молекулярных биологов из университета Калифорнии в Риверсайде (США)
Прочие науки
Илон Маск
