Ідеальна культурна рослина — смачна та високоврожайна, а також стійка до хвороб та шкідників. Але якщо відповідні гени розташовані далеко один від одного на хромосомі, деякі з цих позитивних ознак можуть бути втрачені у процесі селекції. Щоб гарантувати передачу всіх позитивних ознак разом, дослідники з Технологічного інституту Карлсруе (KIT) використовували молекулярні ножиці CRISPR/Cas для інвертування та генетичної деактивації дев'яти десятих хромосом арабідопсису. портал Phys.org. Ознаки, закодовані у цій частині хромосоми, стають «невидимими» для генетичного обміну і, таким чином, можуть передаватися без змін.
Цілеспрямоване редагування, вставка чи придушення генів у рослинах можливо за допомогою молекулярних ножиць CRISPR/Cas. Цей метод може бути використаний для підвищення стійкості рослин до шкідників, хвороб або впливам навколишнього середовища.
«В останні роки ми вперше змогли використати CRISPR/Cas не тільки для редагування генів, а й для зміни структури хромосом», — каже професор Хольгер Пучта, який протягом 30 років разом зі своєю командою в Ботанічному інституті Кита вивчав можливості застосування генних ножиць.
Тепер дослідники змогли запобігти генетичний обмінщо зазвичай є частиною спадкового процесу, але може порушити зв'язок між ознаками. До цих пір, якщо ознаки рослини повинні були передаватися разом, гени для цих ознак мали знаходитися близько один до одного на одній хромосомі. Якщо такі гени розташовані далі один від одного, вони зазвичай поділяються під час успадкування, тому корисна ознака може бути втрачена у процесі селекції.
У своїх дослідженнях вчені наслідували приклад природи. «Інверсії — своєрідна генетична невидимість — також часто відбуваються в менших масштабах диких і культурних рослин. Ми зробили уроки з природи, застосували і розширили наші знання про природному процесі», - каже Пучта.
У співпраці з професором Андреасом Хубеном з Інституту генетики рослин та досліджень культурних рослин ім. Лейбніца (IPK) Пучта та його команда перевернули дев'ять десятих хромосом у модельному організмі Arabidopsis thaliana. Тільки кінцях хромосом гени зберегли свою початкову послідовність. "За допомогою цих фрагментів хромосома може передаватися наступному поколінню так само, як і інші хромосоми, і не втрачається повністю", - говорить Пучта.
Для ефективного розведення сільськогосподарських культур важливо поєднувати якнайбільше сприятливих ознак в одній рослині. «Звичайно, селекціонери рослин хочуть, щоб їхні продукти були смачними, містили якнайбільше вітамінів, а також були стійкими до хвороб. За допомогою нашого методу ми можемо спростити це у майбутньому», — каже Пучта.