Международная группа ученых нашла способ заставить томаты формировать плоды в условиях холода, который обычно мешает оплодотворению и приводит к потере урожая. Исследователи из Еврейского университета в Иерусалиме, немецкого Института биохимии растений им. Лейбница и израильской Организации сельскохозяйственных исследований «Вулкани» изменили генетический механизм, отвечающий за развитие цветка и завязывание плодов.
В основе открытия лежит работа с гормоном ауксином, который регулирует рост растений. Его действие контролируют два гена, SlARF8A и SlARF8B, активность которых, в свою очередь, подавляется молекулой микроРНК miR167. Ученые с помощью технологии генного редактирования CRISPR подобрали такую комбинацию изменений в этой системе, которая позволила растениям завязывать плоды без опыления – этот процесс называется партенокарпия. В результате томаты получаются без семян.
Способность обходиться без оплодотворения критически важна при низких температурах, когда пыльца повреждается или её перенос затруднён. Эксперименты в теплице зимой показали, что генно-модифицированные растения оказались значительно продуктивнее обычных. В начале сезона они дали в 18 раз больше плодов, а к концу эксперимента урожай спелых томатов превысил контрольные показатели в шесть раз по количеству и в десять раз по общему весу.
Кроме того, плоды на изменённых растениях созревали быстрее, а сами кусты были более компактными, направляя больше ресурсов на формирование урожая, а не на рост стеблей и листьев. Ученые отмечают, что им удалось не просто активировать какой-то один процесс, а тонко настроить баланс в генетической сети. Это позволило обойти проблему с опылением, не нарушая координацию развития репродуктивных органов цветка.
По мнению исследователей, открытие может помочь в создании сортов, которые будут стабильно плодоносить в теплицах, при зимнем выращивании или в регионах с риском внезапных похолоданий. Однако до коммерческого использования технологии ещё далеко. Необходимо дополнительно изучить, как генные правки влияют на вкус, размер, текстуру и питательные свойства плодов. Также предстоят полевые испытания, чтобы оценить поведение растений в реальных агрономических условиях.