Ученые Санкт-Петербургского государственного университета и Института молекулярной биологии растений в Страсбурге проанализировали геномы и транскриптомы 631 вида растений и выяснили, что среди них гораздо больше природно-трансгенных, чем считалось ранее. В список ГМО, созданных природой, кроме табака, льнянки и батата теперь входят ближайший родственник грецкого ореха, арахис, клюква, хмель и чай.
Если в геном растения попадают гены постороннего организма, например бактерии или гриба, такое растение называют трансгенным. Этот механизм ученые сегодня активно используют в сельском хозяйстве, чтобы создавать генетически модифицированные культуры (ГМО), например кукурузы или пшеницы, устойчивые к различным вредителям: насекомым, грибам, вирусам. Однако изобретателем этого уникального инструмента является не человек — он подсмотрел его у природных «генных инженеров», агробактерий.
Эта группа бактерий мастерски овладела приемом, который генетики называют горизонтальным переносом генов: они умеют заставлять небольшие фрагменты своей ДНК (T-ДНК из Ti-плазмиды) проникать в клетки растений, приводя к образованию опухолей на корнях или стеблях. Растение от такой модификации страдает, а вот бактерия совсем нет: она питается веществами, которые вырабатываются в трансгенных наростах. Это явление называется генетическая колонизация.
Что интересно, существуют растения, которые навсегда закрепили в собственном геноме участки ДНК, когда-то принадлежавшие агробактериям, и продолжают передавать эту информацию из поколения в поколение. Давно известно, что к ним относятся некоторые представители родов Nicotiana (табак), Ipomea (вьюнковые растения, к которым, кстати, относится батат — сладкий картофель) и Linaria (лекарственное растение льнянка).
Ученым из Петербурга и Страсбурга удалось выяснить, что на самом деле этот список гораздо шире: фрагменты T-ДНК агробактерий были найдены в генетическом материале представителей родов таких двудольных растений, как Eutrema, Arachis, Nissolia, Quillaja, Euphorbia, Parasponia, Trema, Humulus, Psidium, Eugenia, Juglans, Azadirachta, Silene, Dianthus, Vaccinium, Camellia и Cuscuta, а также у двух однодольных видов — Dioscorea alata (ямс — культура, похожая на фиолетовый картофель) и Musa acuminata (банан заостренный).
«Это, например, ближайшие родственники грецкого ореха, арахис, хмель, клюква, чай, который мы пьем каждый день, — отметила ведущий автор статьи, доктор биологических наук, профессор СПбГУ Татьяна Матвеева. — Некоторые люди боятся ГМО, потому что считают получение трансгенных растений неестественным процессом. Однако бактерии пользуются точно такими же механизмами, что и люди при получении коммерческих линий ГМО. Наше исследование показало, что это явление распространено гораздо шире, а значит, человечество постоянно сталкивалось с ГМО на протяжении всей своей истории».
Татьяна Матвеева отметила, что природно-трансгенные растения — хорошие модельные объекты для изучения последствий распространения ГМО-культур. Они могут помочь понять, что будет с трансгенными растениями, созданными человеком, не только через пять, десять или пятнадцать лет их возделывания, но и спустя столетия и тысячелетия, а также разобраться в функциях участков Т-ДНК, которые зачем-то сохранились в геномах некоторых представителей флоры. Возможно, они отвечают за какие-то важные признаки, которые необходимо учитывать при селекции.
Исследование поддержано грантом Российского научного фонда № 16-16-10010.
Результаты исследования опубликованы в журнале Plant Molecular Biology
Источник: Пресс-служба СПбГУ
