Генетика водорослей может помочь в создании более устойчивых растений
Гены содержат все инструкции, необходимые живым организмам для выживания, роста и размножения. Если идентификация генов становится довольно простой научной процедурой, то выяснение функций этих генов - дело более сложное. Группа исследователей под руководством Калифорнийского университета в Риверсайде выяснила функции сотен генов водорослей, многие из которых присутствуют и в растениях, где они играют аналогичную роль.
Полученные результаты могут помочь ученым в генной инженерии водорослей для производства биотоплива и в разработке сельскохозяйственных культур, способных лучше противостоять последствиям изменения климата.
"Генетика растений и водорослей изучена недостаточно. Эти организмы производят продукты питания, топливо, материалы и лекарства, на которые полагается современное общество, но мы плохо понимаем, как они работают, что делает их инженерию сложной задачей", - сказал старший автор исследования Роберт Джинкерсон, доцент кафедры химической и экологической инженерии Калифорнийского университета в Риверсайде. "Обычный способ узнать больше о биологии - это мутировать гены, а затем посмотреть, как это влияет на организм. Нарушая биологию, мы можем увидеть, как она работает"
Профессор Джинкерсон и его коллеги использовали различные мутанты водорослей и автоматизированные инструменты для проведения экспериментов, в результате которых были получены миллионы точек данных. Анализируя этот обширный массив данных, ученые узнали функциональную роль сотен плохо охарактеризованных генов и обнаружили новые функции ранее известных генов.
Некоторые гены, обнаруженные в водорослях, имеют аналоги в растениях с похожими функциями, включая фотосинтез, реакцию на тепловой стресс, реакцию на повреждение ДНК или реакцию на токсичные химические вещества и хищников.
Лучшее понимание того, как эти гены функционируют в водорослях, может помочь создать растения, более устойчивые к тепловому или холодовому стрессу, обладающие улучшенной способностью к фотосинтезу и хорошо растущие даже на загрязненных почвах. Такие свойства будут становиться все более важными по мере того, как изменение климата будет прогрессировать и угрожать мировому продовольственному снабжению. Кроме того, более глубокие знания генетики водорослей позволят улучшить инженерные стратегии, заставляя их производить больше биотоплива.
"Данные и знания, полученные в ходе этого исследования, уже используются для инженерии водорослей с целью производства большего количества биотоплива и улучшения устойчивости сельскохозяйственных культур к стрессовым воздействиям окружающей среды", - заключил профессор Джинкерсон.
Исследование опубликовано в журнале Nature Genetics.
