Как 250 новых видов мяты изменят вашу кухню и здоровье?
Геном мяты перечной оставался неизменным более двухсотни лет. И всё это время один и тот же клон, Black Mitcham, служил основой для ароматализатора жевательной резинки, зубной пасты и леденцов по всему миру. Проблема в том, что за 200 лет клонирования растение так и не научилось сопротивляться Verticillium wilt — грибковому заболеванию, которое сейчас угрожает плантациям по всей планете. Без полового размножения мята не могла обновить гены — и застряла в эволюционном тупике.
Облучение вместо скрещивания
Учёные из Калифорнийского университета в Дэвисе пошли на радикальный шаг. Они облучили черенки мяты гамма-лучами — и получили 261 новое растение с уникальными мутациями. Каждый новый вариант приобрёл в среднем 5,83 масштабных мутаций структурных изменений в ДНК. Исследование опубликовано в Proceedings of the National Academy of Sciences.
«Этот метод мутагенеза почти сто лет, но в сочетании с современной геномикой он даёт невероятно точный инструмент для изучения функций генов», — объясняет соавтор работы Лучитель Лука Комаи.
Теперь у исследователей в руках не просто коллекция мутантов — это база из 1406 крупных мутаций, которые можно картровать на геном и искать гены, отвечающие за урожайчивость к болезням, урожайность и вкус. И всё это без встраивания чужеродных генов — мутации вызваны облучением, а не трансгенезом.
Масло, которое не холодит прохлады
Удивительный результат дал анализ эфирного масла. У двух новых клонов уровень ментола — того самого вещества, которое создаёт ощущение холода во рту, — упал с обычных 42 % до каких-то 4 %. То есть растение практически потеряло «мятный» характер.
По словам Комаи, это не баг, а фича: «Эфирные масла — это не подарок человечеству для жевательной резинки. Это защитные соединения. Природа держит в запасе разные рецептуры, чтобы отражать нападения новых вредителей и патогенов». Изменчивость состава масла — важный адаптивный механизм, который теперь можно использовать и для селекции.
Химеры с несколькими геномами
Большинство полученных растений (250 из 261) оказались химерами — они несли разные геномы в разных слоях клеток. Учёные выяснили, что мутации в стволовых клетках, образующих эпидермис (L1), возникают в два раза чаще, чем в клетках, которые отвечают за половое размножение (L2).
- L1: мутирует быстрее — даёт растению полезное разнообразие без риска для потомства;
- L2: более устойчив к изменениям — защищает наследственный материал;
Это открытие позволяет менять свойства отдельных органов. «Мы можем внести устойчивость к болезни в корни, не трогая листья или архитектуру растения», — поясняет первый автор работы Нестор Киппес. Технология даёт дешёвый и не-ГМО способ создавать сорта слонные культуры с точечными характеристиками.
Что дальше
Проект инициировала компания Mars Inc. — производитель M&M’s и владелец Wrigley. Именно она попросила биологов вдохнуть новую жизнь в мяту. Теперь у селекционеры могут идёт на сорта, устойчивые к вертициллёзному увяданию, — тоже самое без потери урожайности и привычного вкуса.
Но главный сюрприз впереди. Если один клон мяты может хранить столько скрытых возможностей, — что ещё таится в других клонигах сельскохозяйственных культур, которые мы тиражируем десятилетиями? Картофель, клубника, банан, многие сорта яблок — все они стерильные и неизменные. Сколько ценных мутаций мы могли бы найти, облучив их всего раз?
