Биологи из лаборатории Колд-Спринг-Харбор разработали метод, который может помочь создавать сорта растений, не теряющие урожай при жаре и засухе. Им удалось разобраться в избыточности генов — явлении, которое долго мешало точной генетической селекции. Работа опубликована в журнале Molecular Biology and Evolution.
Команда под руководством Якопо Джентиле проследила эволюцию одного семейства генов на протяжении 140 млн лет, начиная с древних цветковых растений. Обычно после дублирования два гена постепенно расходятся по функциям, но нередко они остаются настолько похожими, что определить их вклад почти невозможно. Эта «маскировка» мешала предсказуемо менять свойства растений.
Ученые сосредоточились на семействе CLE — коротких сигнальных молекулах, регулирующих рост и взаимодействие клеток. Они есть почти у всех растений, но изучать их трудно — они малы, быстро меняются и нередко дублируются.
С помощью искусственного интеллекта исследователи проанализировали данные от тысячи видов растений и выявили тысячи ранее неизвестных CLE-генов. Модели показали, какие гены дублируют функции друг друга. Важная деталь: схожесть наблюдалась не только в структуре белков, но и в участках ДНК, управляющих включением и выключением генов.
Чтобы проверить, ученые использовали CRISPR на томатах. Выключение одного «резервного» гена не изменило внешний вид растений. Но одновременное отключение десяти таких генов дало заметный эффект. Это первый успешный эксперимент в томатах, где удалось воздействовать сразу на такой набор генов.
Модели заранее прогнозировали, какие мутации будут полезными, вредными или нейтральными — и прогнозы подтвердились. Новый метод можно масштабировать на любое семейство генов. Таким образом, селекционеры получили точную «дорожную карту» для прогнозирования того, как гены можно использовать в их интересах.
Ранее Наука Mail рассказывала о том, что ГМО-кукуруза сделала вредителей только сильнее.
