Представьте сочные красные помидоры на ветке. У одних сортов побеги прямые, у других — разветвленные. Почему так? Ученые из Cold Spring Harbor Laboratory нашли ответ: все дело в скрытых мутациях. Это изменения в ДНК, которые не влияют на внешний вид растения, пока не произойдут другие генетические сдвиги.

Исследователи во главе с профессором Закари Липпманом изучили, как взаимодействие между генами-паралогами (почти копиями друг друга) меняет количество веток у томатов. Чем больше веток — тем больше плодов, цветов и семян.

Результаты опубликованы в издании Nature.

Чтобы это выяснить, ученые:

• Собрали пангеном растений рода Solanum — полную генетическую карту диких и культурных томатов.
• Создали 216 комбинаций мутаций с помощью CRISPR и проанализировали более 35 000 цветочных кистей.
• Смоделировали, как разные комбинации мутаций влияют на ветвление.

Пангеном — это «супергеном», объединяющий все известные генетические варианты не одного вида, а целой группы родственных организмов. Например, пангеном томатов включает гены диких и культурных сортов, что помогает находить редкие мутации.

Теперь мы можем точечно менять скрытые мутации, чтобы повысить урожайность, — говорит Липпман.

Но это не только про помидоры. Метод поможет предсказывать побочные эффекты лекарств — например, подбирать дозу, которая не вызовет нежелательных реакций.

Польза исследования

• Сельское хозяйство — ускоренная селекция культур с нужными признаками (урожайность, засухоустойчивость).
• Медицина — моделирование мутаций поможет точнее прогнозировать эффекты генной терапии.
• Биотехнологии — алгоритмы предсказания взаимодействия генов можно применять для дрожжей, бактерий и других организмов.

Исследование сосредоточено на томатах — перенос выводов на другие растения требует проверки. Кроме того, CRISPR-мутации могут иметь непредсказуемые долгосрочные последствия, которые не учитывались в эксперименте.

Ранее ученые рассказали, как редактирование генома позволяет создавать новые сорта томатов.