Митохондриальная ДНК, как очевидно из названия, содержится в митохондриях — крошечных энергетических станциях клетки, которые более миллиарда назад были свободноживущими бактериями. В отличие от ядерной, наследование мтДНК за редким исключением идет по материнской линии.
Отредактировать мтДНК — гораздо более сложная задача, чем в случае с ДНК в ядре клетки. Например, мтДНК животных впервые была модифицирована в 2008 году, а ядерная — в далеких 1970-х годах.
В случае с растениями задача выглядит еще более «ювелирной». Дело в том, что у животных мтДНК содержит небольшое количество генов, имеет форму кольца и мало отличается у разных видов. Однако у растений мтДНК обладают сложной разнообразной структурой и несут множество генов, механизм экспрессии которых не до конца ясен. Например, некоторые растительные митохондрии и вовсе не содержат ДНК, а необходимые для работы белки получают из других митохондрий.
Между тем, именно в мтДНК содержатся некоторые важные гены, способные влиять на урожайность сельхозкультур и их сопротивляемость вредителям и инфекциям, отмечает ZME Science. Например, когда в 1970-х годах кукурузу в Техасе поразила грибковая инфекция, погибли в основном растения, имевшие конкретную мутацию мтДНК.
Чтобы отредактировать растительную мтДНК, исследователи из Токийского университета модифицировали методику, используемую для работы с мтДНК культур животных клеток.
В ее основе лежат белки mitoTALEN, которые определяют местонахождение нужного гена на ДНК и вырезают его. В эксперименте члены команды удалили из зародышей нескольких линий рапса и риса гены цитоплазматической мужской стерильности, нарушающие производство пыльцы.
Авторы работы отмечают, что их открытие — только первый шаг в работе над редактированием растительной мтДНК. В будущем эта методика позволит создавать более выносливые и плодородные сорта растений, а также сделает мтДНК культурных растений более разнообразной.
Исследователи из США успешно испытали на растениях систему SHERLOCK — «дешевый CRISPR». По их оценке, она идеально подходит для применения в сельском хозяйстве.
