Предложенный исследователями подход основан на системе, известной как «молекулярные ножницы», но с важным усовершенствованием — добавлением комплекса генов, полученных от пшеницы и регулирующих скорость роста и развитие растения в целом.
Как объяснили ученые Института цитологии и генетики (ИЦиГ СО РАН), метод «молекулярных ножниц» позволяет прицельно изменять ДНК животных, растений и микроорганизмов, «разрезая» молекулу ДНК в необходимом месте. Однако использование этого метода для генетического редактирования коммерческих, а не только лабораторных сортов ячменя, затруднено.
Это связано с тем, что такие признаки, как способность к трансформации и регенерации культуры in vitro (в пробирке) зависят от определенного набора генов каждого конкретного сорта.
По словам ученых ИЦиГ, предложенный ими способ, связанный с использованием комплекса генов регуляторов роста пшеницы GRF4-GIF1, позволил повысить способность растений к регенерации после внесения генетических изменений.
«В результате были получены линии голозерного ячменя с повышенным содержанием белка и аминокислот. Такой ячмень перспективен для производства круп, комбикормов, поскольку дает меньше отходов и обладает высокой питательной ценностью», — прокомментировала научный сотрудник лаборатории молекулярной генетики и цитогенетики растений ИЦиГ СО РАН Екатерина Тимонова.
Частота успешной модификации составила 3,8%, тогда как стандартные методы для этих сортов давали нулевой результат.
«Раньше на выведение сорта с нужным признаком уходило 6−8 лет скрещиваний и отбора. С помощью разработанной методики мы смогли искусственно отредактировать геном нескольких сортов ячменя и практически сразу (в течение полутора лет) получили линии с полезной мутацией», — рассказала Тимонова.
По ее словам, полученные результаты важны для развития будущих биотехнологических программ по селекции ячменя. Возможность редактировать гены непосредственно напрямую в элитных сортах избавляет от необходимости трудоемких этапов гибридизации и самоопыления. Это особенно актуально для быстрого создания сортов, адаптированных к выращиванию в разных климатических зонах.
«Это также позволят нам в перспективе сосредоточится на применении метода к другим важным признакам ячменя, например, устойчивости к стрессовым условиям и питательным качествам зерна», — прокомментировала Тимонова.
Исследования выполняются в рамках реализация программы создания и развития центра геномных исследований мирового уровня «Курчатовский геномный центр», Соглашение № 075−15−2025−516 от 30.05.2025.