Над созданием табачных растений с пониженным содержанием никотина работают научные группы по всему миру. Основная сложность заключается в том, что в синтезе никотина участвуют три больших семейства генов. Поэтому простого редактирования одного гена недостаточно — необходимо одновременно изменить несколько схожих генов. Ученые из Института цитологии и генетики СО РАН (Новосибирский Академгородок) решили эту задачу, применив передовой метод мультиплексного редактирования генома, который позволяет модифицировать несколько генов за один раз. На эту масштабную работу у исследователей ушло несколько лет.
Как создавали новый табак
Специалисты использовали биобаллистический метод: микрочастицы золота, покрытые молекулами ДНК, с помощью специальной «генной пушки» доставлялись прямо в ядро клетки растения. Это позволило создать генетически стабильную линию табака, в которой было отключено одно из ключевых семейств генов, отвечающих за вторичный метаболизм, включая производство никотина.
«Важно отметить, что аналогичные исследования ведутся и в других странах, — комментирует старший научный сотрудник Института цитологии и генетики СО РАН, доктор наук Софья Герасимова. — Однако часто «выключение» генов, связанных с синтезом никотина, негативно сказывается на жизнеспособности самого растения. Оказалось, что эти гены задействованы и в других важных процессах роста. Нам удалось получить именно генетически стабильный штамм».
Обратите внимание: Японские ученые осваивают технологии создания детей из клеток кожи.
Два патента и научное открытие
В результате экспериментов ученые запатентовали два наиболее эффективных способа снижения содержания никотина. Первый метод основан на отключении генов семейства ПМТ. В таких растениях уровень никотина падает более чем в два раза, при этом они лишь незначительно отстают в росте от обычного табака. Второй метод, при котором «выключаются» гены семейства QPT, позволяет снизить содержание никотина более чем на 80%, но такие растения вырастают в несколько раз меньше контрольных образцов и обладают высокой стерильностью.
«С научной точки зрения это крайне интересный результат, который раньше не был описан, — отмечает научный сотрудник Института цитологии и генетики СО РАН, доктор наук Нина Костина. — Теперь мы понимаем, как гены, ответственные за производство никотина, связаны с процессами роста растения. Мы продолжаем изучать эту линию для более глубокого понимания механизмов».
Перспективы применения
Запатентованные линии, особенно первая, имеют серьезные перспективы для практического использования. Они могут стать основой для выведения коммерческих сортов табака с низким содержанием никотина. Кроме того, благодаря своим свойствам, такой табак может служить эффективным биореактором для накопления полезных веществ или использоваться для разведения насекомых-вредителей в лабораторных условиях при исследованиях по защите растений.
Для потребителей появление табачных изделий с пониженным содержанием никотина — это потенциальный шаг к снижению вреда. Хотя в сигаретном дыме содержится множество опасных веществ, именно никотин считается основным виновником формирования зависимости. Таким образом, разработка новосибирских ученых вносит вклад не только в фундаментальную науку, но и в решение прикладных задач.
Источник: Наука, Генетика, Табак
Больше интересных статей здесь: Новости науки и техники.
Источник статьи: Ученые Академгородка получили патент на способ создания табака с низким содержанием никотина.