Японские исследователи восстановили питательные свойства томатов, утраченные в XX веке из-за селекции, направленной на улучшение их внешнего вида. Ученые из Японского международного исследовательского центра сельскохозяйственных наук (JIRCAS) с помощью технологии геномного редактирования CRISPR «починили» ген, который селекционеры десятилетиями подавляли для получения плодов равномерного красного цвета.
Речь идет о гене SlGLK2, который у диких томатов отвечает за развитие хлоропластов – клеточных органелл, где синтезируются хлорофилл и питательные вещества. Работа этого гена проявляется в виде характерного зеленого пятна у плодоножки, которое исчезает по мере созревания. В прошлом веке селекционеры закрепили мутацию, которая блокирует ген SlGLK2. В результате помидоры стали созревать равномерно, что понравилось потребителям, но при этом в плодах снизилось содержание сахаров и витамина E.
Команда JIRCAS не стала восстанавливать исходную последовательность гена. Вместо этого они с помощью инструмента LbCas12a внесли рядом с мутацией еще одно изменение, которое восстановило правильную рамку считывания генетического кода. В результате ген снова начал функционировать, хотя его белок и отличается от дикого варианта несколькими аминокислотами.
Отредактированные томаты сорта «Микро-Том» вновь приобрели «зеленые плечики» на стадии незрелости. Биохимический анализ спелых плодов показал, что содержание сахаров в них выросло с 6,3 до 7,4 по шкале Брикса, а концентрация витамина E (токоферолов) увеличилась с 37 до 62 микрограммов на грамм. При этом размер, вес и содержание ликопина в плодах не изменились, что говорит о точечном воздействии на целевые характеристики.
По мнению исследователей, их работа доказывает, что геномное редактирование позволяет быстро восстанавливать полезные свойства, случайно утерянные в процессе одомашнивания и селекции культур. Этот подход может стать альтернативой сложному скрещиванию с дикими сородичами для улучшения питательной ценности современных сортов сельскохозяйственных растений.