Генные драйвы для борьбы с сорняками протестировали ученые

Генный драйв — это передовая технология генетической инженерии, при которой определённый признак наследуется потомством с вероятностью, близкой к 100%, за счёт обхода стандартных менделевских законов наследования. В растениеводстве такой подход может использоваться как для подавления нежелательных популяций (например, сорняков), так и для закрепления нужных свойств, таких как стерильность или реверс устойчивости к гербицидам.

Учёные Корнелльского университета провели компьютерное моделирование поведения генных драйвов CAIN и ClvR в популяциях растений с учётом наличия почвенных банков семян — естественных подземных хранилищ, где семена сохраняют всхожесть годами и даже десятилетиями. Исследователи показали, что прорастающие из банка «старые» семена, не несущие драйва, замедляют или даже останавливают его распространение, поскольку пополняют популяцию растениями с исходным геномом.

В лаборатории созданы две системы генных драйвов для растений — CAIN и ClvR, которые обеспечивают с высокой вероятностью передачу модифицированных генов следующим поколениям. В результате растения начинают производить неактивную пыльцу, нежизнеспособные семязачатки или и то, и другое, что ведёт к снижению или исчезновению популяции. Компьютерная модель, основанная на этих системах, учитывает число жизнеспособных пыльцы и семязачатков, срок хранения семян в банке и годовой объём их прорастания.

Результаты моделирования подтвердили, что генные драйвы CAIN и ClvR способны эффективно распространять заданные мутации в растительных популяциях, однако чем дольше семена хранятся в почве, тем дольше будет идти этот процесс. В то же время банки семян служат «эволюционным буфером»: если драйв‑растение попадёт в нежелательную среду, сами же запасы семян могут способствовать вытеснению модифицированного генотипа и естественному возврату к исходному состоянию популяции.

Параллельно с зарубежными работами в России активно изучают сорные растения и их почвенные банки семян во Всероссийском центре карантина растений (ФГБУ «ВНИИКР» Россельхознадзора). Здесь диагностируют инвазивные сорняки, разрабатывают методы контроля и оценивают потенциальные риски и выгоды от использования новых технологий, включая генетические методы, для устойчивой и безопасной борьбы с засорением посевов и поддержания высокой урожайности.