Этилен и созревание дынь: исследование университета Цукубы

Газообразный растительный гормон этилен способствует созреванию плодов и играет определенную роль в сроке хранения. В исследовании, опубликованном в Frontiers in Genome Editing, эксперты выполнили редактирование генов с использованием кластеризованной системы коротких палиндромных повторов с регулярным чередованием (CRISPR) / Cas9 посредством модификации пути синтеза этилена в японской элитной дыне (Cucumis melo var. reticulatus «Harukei-3») для увеличения срока ее хранения.

Фермент оксидаза 1-аминоциклопропан-1-карбоновой кислоты (ACO) связан с заключительным этапом процесса производства этилена и имеет множество гомологичных генов. Исследовательская группа ранее продемонстрировала наличие пяти генов CmACO (гомологичных генам ACO) в геноме дыни и показала, что ген CmACO1 преимущественно экспрессируется в собранных плодах. Поэтому они ожидали, что CmACO1 будет важным геном для улучшения сохранности плодов дыни.

В этом исследовании CmACO1 был выбран в качестве мишени для редактирования генов и предпринята попытка внести мутации в ген. Собранные дыни не содержали чужеродных генов, а вызванные мутации наследовались по меньшей мере в течение двух поколений.

У линии без редактирования генов (дикий тип) через 14 дней после сбора урожая в плодах наблюдалось образование этилена, кожура пожелтела, а мякоть размягчилась. Однако у мутанта с отредактированным геномом выработка этилена была снижена до одной десятой от таковой у дикого типа, при этом цвет кожицы оставался зеленым, а плоды — твердыми. Это указывает на то, что введение мутации CmACO1 с помощью редактирования генов увеличило срок хранения дынь.

Результаты этого исследования показывают, что редактирование генов может способствовать сокращению пищевых потерь и улучшить продовольственную безопасность. Увеличение срока хранения дынь, одного из популярных фруктов по всему миру, означает снижение количества плодов, подверженных порче, что в свою очередь может снизить продовольственные потери и обеспечить их более стабильное предложение.

Это исследование в Университете Цукубы демонстрирует потенциал современных технологий в области сельского хозяйства и генетики для улучшения качества продукции и устойчивости продовольственной системы.

Путем редактирования генов, ученые открывают новые возможности для повышения эффективности сельского хозяйства и уменьшения потерь продуктов.