Исследователи из CIRAD и INRA недавно показали, что инактивация гена RECQ4 приводит к трехкратному увеличению рекомбинации в таких культурах, как рис, горох и помидоры. Ген ингибирует обмен генетическим материалом посредством рекомбинации (кроссовера) в процессе полового размножения у сельскохозяйственных культур. Это открытие, опубликованное в журнале Nature Plants 16 ноября 2018 г., может ускорить селекцию растений и выведение сортов, лучше подходящих для конкретных условий окружающей среды (устойчивость к болезням, адаптация к изменению климата).
Рекомбинация - естественный механизм, общий для всех организмов, размножающихся половым путем: растений, грибов или животных. Смесь хромосом определяет генетическое разнообразие видов. Селекция растений, практикуемая в течение последних десяти тысяч лет и заключающаяся в скрещивании двух растений, отобранных по их взаимодополняющим ценным признакам, основывается на этом механизме. Например, чтобы получить новый сорт помидоров, который одновременно и вкусный, и устойчивый к вредителям или болезням, селекционеры скрещивают и размножают путем последовательных рекомбинаций растения, гены которых связаны с вкусовыми качествами и устойчивостью. Однако это длительный процесс, так как при воспроизведении происходит очень мало рекомбинаций. В среднем на каждое скрещивание приходится от одной до трех точек кроссинговера генетического материала между хромосомами. Поэтому невозможно объединить шесть полезных генов в одном поколении, что является серьезным препятствием для улучшения урожая. Так что же ограничивает количество рекомбинаций?
Чтобы выяснить это, исследователи из INRA идентифицировали и изучили гены, участвующие в контроле рекомбинации на модельном растении Arabidopsis thaliana. Они обнаружили, что один ген, RECQ4, особенно эффективен в предотвращении кроссинговера. Вплоть до того, что его инактивация увеличивает частоту рекомбинации вдвое или вчетверо! Что происходит с посевами? Это то, что исследователи в консорциуме, включающем INRA и CIRAD, намеревались определить, изучив три ценных с точки зрения сельского хозяйства вида: горох, томат и рис. И им это удалось. «Отключив» RECQ4, они в среднем утроили количество кроссоверов, что привело к большему перетасовыванию хромосом и, следовательно, к увеличению разнообразия с каждым поколением. Это будет благом для будущих операций по селекции растений в CIRAD и INRA.
Дельфин Мьеле из CIRAD была награждена серебряной медалью Французской сельскохозяйственной академии за эту работу.