У диких предков современных культурных растений — кукурузы, гороха, фасоли — существовал способ защиты от насекомых. Они выделяли особые белки, которые называются ингибиторы альфа-амилазы.
Ученые научили растения самостоятельно отпугивать вредителей
Для миллионов вредителей поле кукурузы — настоящий пир. Для них это раздолье желудка, а для человека — удар по кошельку. Для борьбы с насекомыми люди уже десятки лет используют химические средства. Однако они вредят и окружающей среде. Благодаря генной инженерии ученые смогли научить растения самостоятельно защищаться.
Университет Клемсона/WikiCommons
Секретное оружие растений
Они работали как ловушка. Когда вредитель начинал есть семена растения, то белок блокировал фермент, не позволяя крахмалу быть переваренным. Получалось, что насекомое ело, но не могло получить из пищи энергию и в итоге либо прекращало питаться, либо погибало от голода. Для человека или животных же это не было опасно, поскольку ферменты устроены иначе.
Однако в процессе одомашнивания это исчезло. Древние земледельцы бессознательно выбирали те растения, в которых было больше крахмала и которые лучше усваивались, то есть те, чьи ингибиторы были слабее.
В начале 2000-х годов ученые пытались вернуть растениям это оружие с помощью трансгенных технологий — вшивания гена от другого вида. И это даже сработало. Специалисты нашли нужные гены, создали растения, которые производили ингибиторы. Однако у этого подхода были и недостатки: дороговизна и неприятие обществом — продукты, в ДНК которых есть гены других видов, часто называют ГМО, а потому многие люди опасаются употреблять их в пищу.
Новое решение
Международная группа ученых решила использовать новую технологию — редактирование генов, а именно систему CRISPR, чтобы вернуть растениям способ для самостоятельной защиты от вредителей. Исследование было опубликовано в Biotechnology Journal.
Редактирование предполагает, что специалисты работают с собственными генами растения. Они просто усиливают те, что отвечают за производство ингибиторов, или улучшают их, чтобы производимый ими белок был еще эффективнее.
Ученые уже доказали, что этот метод работает против зернового и хлопкового долгоносиков, кофейного жука-короеда, личинки которого живут внутри кофейных зерен, делая их непригодными.