Более устойчивые агрокультуры с помощью биологии. Исследования биолога UCLA Стива Якобсена могут оказать существенное влияние на улучшение сельскохозяйственных культур.

Фото: CC0 Public Domain

Якобсен, профессор молекулярной биологии, клеточной биологии и биологии развития, специализируется на эпигенетике растений — изучении того, как функция гена может изменяться без изменения последовательности ДНК, — и его исследования могут привести к более устойчивым культурам.

«Эпигенетическая наука имеет множество применений, и одним из наиболее перспективных направлений является сельское хозяйство», — сказал Якобсен, исследователь Медицинского института Говарда Хьюза. Якобсен также является научным соучредителем компании Inari, которая имеет лицензированные патенты по селекции растений, разработанные им в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе.

Инари — это компания, занимающаяся селекцией растений, которая обеспечивает выращивание культур, чтобы они были более устойчивыми к изменению климата, и способствует селекции растений, используя естественное генетическое разнообразие. Десятилетия интенсивной селекции на желательные характеристики, такие как более высокая урожайность или устойчивость к определенным болезням, увеличили наши запасы продовольствия, но также привели к генетической однородности во многих культурах. В некоторых случаях это означает потерю естественной устойчивости к болезням по сравнению с их более генетически разнообразными дикими сородичами. Эта потеря может сделать наши запасы продовольствия уязвимыми для будущих факторов стресса, в том числе вызванных изменением климата, в то время, когда, согласно прогнозам, численность населения планеты значительно возрастет. Инари работает над обнаружением и повторным внедрением этих генов, чтобы сельскохозяйственные культуры могли демонстрировать естественную устойчивость, одновременно удовлетворяя потребности в питании растущего населения мира.

Соглашение предоставляет Инари новые способы улучшения производительности растений путем использования естественного генетического разнообразия и предоставляет доступ к технологиям, которые влияют на гены растения, не изменяя его генетический код.

«Открытия, которые происходят в наших лабораториях, напрямую помогают решать глобальные проблемы, и хрупкость продовольственной системы уже давно вызывает беспокойство», — сказал Роджер Вакимото, вице-канцлер UCLA по исследованиям. «Благодаря Инари мы можем применять эффективные исследования и научные методы в частном секторе и наблюдать за развитием преимуществ».

В настоящее время Inari разрабатывает первую волну коммерческих сортов сельскохозяйственных культур, включая кукурузу, сою и пшеницу.

«Сотрудничество и партнерство способствуют переменам, которые решают важнейшие проблемы, с которыми мы сталкиваемся в глобальном масштабе в сельском хозяйстве», — сказал Понси Тривисвавет, генеральный директор Inari. «Лицензирование этой технологии от UCLA дает нам надежный новый подход, который усиливает наши усилия по созданию успешной системы питания».

Исследование Якобсена в области эпигенетики, которое частично финансировалось Фондом Билла и Мелинды Гейтс, было опубликовано в сети 7 февраля в журнале Cell и опубликовано сегодня в журнале Nature Communications . Эти исследовательские работы из лаборатории Якобсена, наряду с более ранними исследованиями из его лаборатории, описывают внутреннюю работу эпигенетических путей в растениях и описывают инструменты, которые позволяют «точные изменения в экспрессии генов посредством модуляции эпигенетики», сказал Якобсен.

Исследование Cell описывает, помимо других научных проблем, различные белки растения Arabidopsis и то, как они могут быть использованы для метилирования ДНК. Исследовательская группа Якобсена подробно объясняет, как именно работают биологические пути. (Метилирование ДНК — это процесс, с помощью которого метильная группа добавляется к ДНК, и это важно для регуляции генов)

В статье Nature Communications описывается разработка системы, основанной на CRISPR — мощном инструменте для редактирования последовательностей ДНК в определенных местах и ​​изменения функций генов — для более точного, чем когда-либо прежде, подхода к метилированию и молчанию генов, и описывается система для нацеливания на активацию генов с использованием системы CRISPR. В статье лаборатории Якобсена, опубликованной в журнале PNAS в 2018 году, описывается другой научный инструмент, также основанный на системе CRISPR, для точного удаления метилирования ДНК в гене, который вызывает активацию гена.

По материалам phys.org