Хотите кукурузу получше? Раскрасьте её стволовые клетки

Понимание генов важнейших сельскохозяйственных культур может помочь накормить голодающий мир.

Несмотря на 15 миллиардов бушелей (≈ 381 млн тонн), выращенных только в прошлом году в Соединенных Штатах, мы все еще мало знаем о стволовых клетках кукурузы. Это может показаться незначительной проблемой, но эти клетки играют огромную роль, определяя рост, здоровье и выносливость этого важного растения. Выявление конкретных генов, ответственных за эти и другие факторы, могло бы помочь аграрным ученым создавать более устойчивые культуры — что жизненно необходимо в условиях продовольственной нестабильности и изменения климата.

«Одна вещь, которая всех очень воодушевляет, — это выведение новых, более устойчивых или более продуктивных культур, — сказал в своем заявлении биолог растений из Лаборатории Колд-Спринг-Харбор Дэвид Джексон. — У нас пока нет полного списка регуляторов — генов, которые нам нужны для этого».

Проанализировав тысячи клеточных образцов, Джексон и его коллеги впервые составили карту двух хорошо известных регуляторов стволовых клеток. Их выводы, опубликованные в журнале Developmental Cell, возможно, вскоре обеспечат долгожданный импульс для сельскохозяйственной отрасли, а также продвинут аналогичные проекты для других видов растений.

Команда выбрала для своего проекта регуляторы CLAVATA3 и WUSCHEL. Чтобы собрать образцы, они аккуратно препарировали крошечные участки побегов кукурузы и растения арабидопсиса, чтобы получить их стволовые клетки. Затем они использовали микрофлюидный аппарат, чтобы изолировать каждую клетку, преобразовать ее РНК в ДНК, а затем пометить полученную ДНК меткой, связывающей ее с исходной клеткой. Этот подход, называемый секвенированием РНК отдельных клеток, позволяет ученым изучать, как гены проявляют себя одновременно в тысячах клеток. По словам Джексона, результаты формируют общедоступный «атлас экспрессии генов», включающий около 5000 клеток, экспрессирующих CLAVATA3, и 1000 клеток, экспрессирующих WUSCHEL.

«Когда мы это опубликуем, все сообщество сможет этим пользоваться, — сказал Джексон. — Другим исследователям, интересующимся стволовыми клетками кукурузы или арабидопсиса, не придется повторять эксперимент. Они смогут использовать наши данные».

На основе этого команда Джексона выявила сотни генов с преимущественной экспрессией в образцах как кукурузы, так и арабидопсиса. Их наличие в обоих этих видах предполагает, что они важны в эволюционном плане для многих различных растительных varieties. Наконец, эксперты связали регуляторы стволовых клеток, ответственные за продуктивность кукурузы.

«Это фундаментальное знание, которое может направлять исследования в следующем десятилетии, — пояснил Джексон. — Его могут использовать не только биологи развития, но и физиологи, которые изучают, как растут початки кукурузы и как повысить урожайность, а затем и селекционеры».

Различные сорта кукурузы лучше подходят для определенных продуктов, чем другие. Например, сорт, который идеален для корма животным, может не обладать теми же химическими свойствами, необходимыми для производства топлива. Расширяя этот атлас экспрессии генов, исследователи полагают, что вскоре фермеры смогут выбирать наиболее подходящие сорта кукурузы для своих нужд, а также выводить путем скрещивания еще более перспективные varieties.

Andrew Paul “Want better corn? Color its stem cells”

Перевод статьи «Want better corn? Color its stem cells» автора Andrew Paul, оригинал доступен по ссылке. Лицензия: CC BY. Изменения: переведено на русский язык