В линиях табака, полученных новым методом, содержание никотина уменьшилось в несколько раз

Над задачей получения растений табака с пониженным содержанием никотина работают группы исследователей по всему миру. Принято считать, что за синтез молекулы никотина отвечают три семейства генов. Это существенно осложняет любые исследования, связанные с их редактированием, поскольку модификации одного гена недостаточно для достижения эффекта, необходимо изменить одновременно несколько похожих генов. Работа велась с применением так называемого мультиплексного редактирования генома, которое предполагает одновременную модификацию нескольких генов. Работа над проектом заняла у ученых Института цитологии и генетики СО РАН несколько лет.

Используя метод биобаллистики, когда с помощью генной пушки молекулы ДНК, нанесённые на микрочастицы золота, доставляются в ядра клеток, исследователи ИЦиГ СО РАН получили генетически стабильные линии растений табака, в каждой из которых было выключено несколько родственных генов одного из ключевых генных семейств, контролирующих вторичный метаболизм растения.

«Одновременно с нашей работой похожие задачи ставили перед собой и другие группы в мире. Однако оказалось, что выключение конкретных генов табака, связанных с выработкой никотина, негативно влияет на рост растения и часто приводит к стерильности. Гены синтеза табака связаны с ключевыми процессами жизнедеятельности растения. Мы же добились того, чтобы модифицированные растения превратились в нетрансгенные линии с наследуемым сниженным содержанием никотина», — рассказала старший научный сотрудник ИЦиГ СО РАН к.б.н. Софья Герасимова.

Отключение отдельных генов привело к разным результатам, в результате на два наиболее перспективных способа уменьшения содержания никотина в табаке были получены патенты. Первый способ состоял в выключении генов семейства PMT, у таких растений содержание никотина уменьшалось не менее, чем вдвое, а сами растения были даже немного крупнее исходных, на которых ставились эксперименты по отключению гена.

Второй способ предполагал отключение генов семейства QPT, это уменьшало содержание никотина в пять и более раз, но при этом сами растения оказались в разы меньше, чем контрольные экземпляры, и вырастала степень их стерильности. «Это очень интересный результат с точки зрения науки, ранее никем не описанный. Сейчас мы продолжаем исследования данной линии, чтобы лучше понять, как ген, участвующий в выработке никотина, связан с ростом растения», — подчеркнула научный сотрудник ИЦиГ СО РАН к.б.н. Нина Костина.

По её словам, у запатентованных линий, особенно первой, есть и очевидные перспективы прикладного применения — как базы для создания сортов табака с пониженным содержанием никотина. Такой табак, благодаря простоте размножения и другим своим свойствам, может служить биореактором для накопления различных полезных веществ или кормовой базой для разведения насекомых, например, вредителей для проведения дальнейших лабораторных исследований по теме защиты растений. Да и курильщикам появление табачных изделий с низким содержанием никотина будет только на пользу.

Пресс-служба ИЦиГ СО РАН.