Гены растянули помидоры

Квадратные арбузы уже не один год не в диковинку на сельскохозяйственных выставках. В ближайшее время ученые обретут способность задавать форму овощам и фруктам, а точнее решать, быть ли урожаю вытянутым, как бананы, или круглым, как яблоки.

В качестве рабочего овоща, точнее – ягоды, ученые из Университета американского штата Огайо и Колледжа Вустера выбрали томат. Частично это объясняется национальными соображениями – эта плодовая культура, в отличие от большинства, выращиваемых сейчас, распространилась по всему миру не из юго-восточной Азии или Междуречья, а с американского континента.

Но главная причина выбора – многообразие форм и размеров плода, варьирующие от небольших шариков в дикой природе до цилиндрических, шарообразных, эллипсоидных и даже перцеподобных гигантов, представленных на прилавках магазинов. Огромный выбор стал возможен благодаря трехвековому усердию и стараниям селекционеров, с помощью многочисленных скрещиваний и отбора закрепивших за разными сортами определенные признаки.

Новое время – новые методы. Теперь селекция отходит на второй план, уступая пальму первенства генетической инженерии.

Для того чтобы генетически модифицировать овощи, нужно сначала узнать, какие гены за что отвечают. Этим и занималась команда под руководством Эстер ван дер Кнап. Перед своими коллегами она поставила задачу поиска последовательностей нуклеотидов, отвечающих не за цветение, а за размеры и форму плода.

В последнем выпуске Science они доложили о том, как справились с первой проблемой.

Обнаруженный ими локус (участок ДНК) был назван SUN по имени сорта Sun 1642 с плодами овальной формы, у которого он был впервые обнаружен. Потом его нашли и у различных удлиненных томатов, в частности, у перцеподобного Howard German.

Следующий этап работы – доказательство важности и ключевой роли именно этого локуса в форме ягоды. Для этого ученые внедрили предварительно расшифрованную и искусственно синтезированную последовательность в дикий томат Solanum lycopersicum L., ещё не вытесненный окончательно культурными сортами и встречающийся в Южной Америке.

«Шарики» оправдали ожидания ученых и превратились в «перчики».

Удалось показать и обратное – приостановив синтез соответствующего белка у плодовых формы эллипса или овала, генетики-агрономы получили ягоду практически такого же объема, но шарообразной формы.

Механизм действия SUN пока остается за рамками понимания ученых, «но мы точно знаем, что именно он играет ключевую роль в определении формы», подытожила ван дер Кнап. Однако структура этого локуса на 10-й хромосоме детализирована. В частности, он кодирует белок из семейства IQ67, названного так из-за уникальной последовательности в 67 аминокислот. Белки этого семейства есть и у любимчика генетиков – Arabidopsis thaliana; они располагаются в клетке и приводят к повышению уровня глюкозинолатов, встречающихся в разных сортах капусты и ставших в последнее время популярными в альтернативной медицине и онкологии. Кроме медиков гликозинолаты приглянулись и энтомологам, обнаружившим в прошлом году способность тли делать настоящие «бомбы» из растительного сырья.

SUN не удалось связать с уровнем глюкозинолатов, зато ученые обнаружили колебания концентрации свободного триптофана – аминокислоты, способной играть регуляторную роль. Связан ли локус с продукцией фитогормонов – гибберелинов и ауксинов, безусловно, влияющих на развитие плода, – ученые пока не выяснили.

Знал бы Джанни Родари, что управлять можно не только цветом, но и формой помидоров, то один его очень популярный герой, наверное, не только бы краснел, но и вытягивался в стрессовых ситуациях.

Кстати, представителям человечества, желающим изменить формы своего тела и его отдельных органов, на достижения американских генетиков рассчитывать не приходится: белки семейства IQ67 у животных не встречаются.