Генетические модификации превратили физалис в "суперрастение"

Привычные всем фрукты и овощи прошли долгий путь селекционного отбора и улучшений, прежде чем приобрели те качества, которыми обладают сегодня. Учёные десятилетиями выводили сорта, которые обладают рядом нужных характеристик – быстрый рост и неприхотливость, стойкость к болезням, питательная ценность и приятный вкус.

Но с появлением методов секвенирования генома и генной инженерии такой "апгрейд" значительно ускорился. Теперь при помощи минимальных модификаций можно наделить растение желаемыми качествами. К примеру, специалисты подарили томатам сладость при помощи "вкусных" генов, а также создали устойчивый к болезням "суперрис".

Команда американских исследователей из Института Бойса Томпсона и Медицинского института Говарда Хьюза тем временем решила поэкспериментировать с более экзотическим растением – физалисом, который также известен как изумрудная ягода или земляная клюква.

Ягоды так называемых пищевых видов физалиса заключены в оболочку, похожую на китайский бумажный фонарик. По размеру они напоминают томаты черри, но имеют более сладкий вкус.

С точки зрения питательной ценности плоды физалиса не уступают многим другим ягодам: они содержат витамины C и B, бета-каротин, фитостерины и антиоксиданты, а также обладают противовоспалительными и лекарственными свойствами.

По мнению исследователей, физалис имеет все шансы стать очередным "суперпродуктом". Однако пока что крупномасштабное разведение этих растений невыгодно. Во-первых, физалис крайне теплолюбив (его родина – Центральная и Южная Америка) и требует определённых условий содержания, во-вторых, большие урожаи ягод получить очень трудно, а в-третьих, ягоды физалиса падают на землю, иногда даже не успевая созреть, и довольно быстро теряют товарный вид.

Поэтому специалисты начали работу по "одомашниванию" физалиса. По их словам, практически дикое растение, не претерпевавшее селективных изменений, можно модифицировать при помощи генетических инструментов всего за несколько лет. Между тем на улучшения при помощи традиционных методов могут уйти десятки лет и – что немаловажно – намного больше средств.

По его мнению, теплолюбивость физалиса на самом деле является не недостатком, а преимуществом: это означает, что растение устойчиво к засухам. Ещё один большой плюс – это оригинальный вкус, тропический, с небольшой кислинкой и нотками ванили. Поэтому с точки зрения коммерческого разведения физалис может заинтересовать многих.

На первом этапе авторы работы расшифровали геном земляничного физалиса (Physalis pruinosa), а затем внесли в него некоторые изменения. Учёные применили технологию редактирования генов CRISPR, чтобы изменить "архитектуру" растений, "производство" цветов и размер ягод.

В частности, удаление одного из генов привело к мутации, которая заставила растения производить меньше побегов и листьев, но больше цветов и ягод. Модифицированный физалис давал на 50% больше плодов на каждом побеге.

После выключения ещё одного гена растения начали плодоносить более крупными ягодами.

При этом отмечается, что специалисты опирались на ранее полученные данные о геноме томатов, которые являются родственниками физалиса (оба растения относятся к семейству Паслёновые). Эти данные помогли найти нужную мутацию, которая изменяет "архитектуру" растения. После её включения физалис перестал "сбрасывать" плоды.

В результате сбор ягод станет менее трудоёмким. Кроме того, фермерам не нужно будет беспокоиться о пищевой безопасности: плоды не придётся собирать с земли, поясняют исследователи.

В дальнейшем команда намерена также поэкспериментировать с "настройками" цвета, вкуса и аромата ягод физалиса.

Научная статья по итогам этой работы опубликована в журнале Nature Plants.