Ирландские учёные выяснили, что ключевой генетический механизм, отвечающий за устойчивость растений к стрессу, у сельскохозяйственных культур работает не так, как у модельных организмов. Результаты исследования, опубликованные в журнале Plant Direct, ставят под сомнение перспективные методы генной инженерии для создания сортов, устойчивых к затоплению.
Более 20 лет исследования велись на резуховидке Таля – сорном растении, которое служит стандартом в генетике. У него был выявлен белковый механизм Arg/N-degron, который помогает выживать при недостатке кислорода, например при затоплении. Отключение гена PRT6, одного из ключевых в этом механизме, резко повышало устойчивость резуховидки к подтоплению, засухе и засолению почвы. Это сделало ген PRT6 главной мишенью для выведения новых сортов сельхозкультур.
Однако эксперименты с репой (Brassica rapa), к семейству которой относятся также турнепс и пекинская капуста, дали противоположные результаты. Учёные создали мутантные линии растений с неработающим геном PRT6. Вопреки ожиданиям, такие растения оказались не более, а менее устойчивы к затоплению и получили больше повреждений, чем обычные. При этом повышенной устойчивости к засолению почвы у них также не обнаружили.
Исследователи пришли к выводу, что хотя сам генетический механизм у резуховидки и капустных схож, за миллионы лет эволюции он был «перенастроен» на управление разными процессами. Таким образом, выводы, полученные на модельных растениях, нельзя автоматически переносить на сельхозкультуры даже в рамках одного ботанического семейства.
Это открытие означает, что попытки повысить урожайность капустных через редактирование гена PRT6 могут привести к обратному эффекту. Работа подчёркивает необходимость проверять фундаментальные научные данные непосредственно на целевых культурах, прежде чем разрабатывать на их основе агротехнологии.