Международная группа исследователей совершила прорыв в области молекулярной биологии растений, обнаружив генетический механизм, который позволяет полностью обойти стадию опыления и гарантирует стабильное формирование плодов даже в неблагоприятных климатических условиях.
Данное фундаментальное исследование проводилось под руководством профессора Наоми Ори и аспиранта Наве Мана из Еврейского университета в Иерусалиме. Проект носил междисциплинарный характер: израильские генетики работали в тесной кооперации с коллегами из Института биохимии растений имени Лейбница в Германии, а также со специалистами Израильской организации сельскохозяйственных исследований (Институт Волкани). Итоговые результаты их работы были опубликованы в журнале New Phytologist.
Авторы детально описали сигнальные пути, контролирующие переход цветка к стадии формирования плода, и методику управления этим процессом.
В центре внимания исследовательской группы была эндогенная система регуляции фитогормона ауксина, который выступает ключевым триггером инициации развития завязи.
В диком типе растений этот гормональный механизм находится под строгим генетическим контролем, предотвращающим преждевременный рост неоплодотворенной ткани. Роль молекулярного репрессора («тормоза») выполняет специфическая микроРНК, известная как miR167. Она блокирует активность факторов ответа на ауксин (в частности, генов семейства ARF8).
В естественных условиях блокировка снимается только в момент успешного оплодотворения, когда сигнал от прорастающей пыльцы запускает синтез гормонов. Этот барьер эволюционно оправдан, так как защищает растение от нецелевого расхода пластических веществ на развитие бессемянных плодов.
Ученые применили метод точечного редактирования генома с помощью технологии CRISPR, чтобы селективно ослабить данный репрессивный механизм.
Путем внесения направленных изменений в нуклеотидную последовательность исследователи нарушили связь между микроРНК miR167 и целевыми генами ARF8. В результате мутации сигнальный путь ауксина перешел в постоянно активное состояние, независимое от внешних факторов. Растение получило внутренний автономный сигнал к росту плода, имитирующий завершенное оплодотворение, хотя физического контакта завязи с пыльцой или сторонними агентами не происходило.
Таким образом, был запущен процесс факультативной партенокарпии. В ходе последующих вегетационных экспериментов генетически модифицированные линии томатов были помещены в условия низких температур, моделирующие вегетацию.
Контрольная группа растений стандартного типа предсказуемо продемонстрировала массовое опадение цветков и нулевую продуктивность. В то же время отредактированные линии показали стабильную и высокую завязываемость плодов.
Кроме того, исследователи зафиксировали важные морфологические изменения: из-за перенаправления углеводных ресурсов из генеративной сферы в пользу роста перикарпия, сами кусты приобрели более компактный габитус. Растения прекратили избыточное вегетативное ветвление, что привело к ускорению созревания и повышению дружности отдачи урожая.
Практическая ценность этого открытия для глобального агропромышленного комплекса и конечного потребителя огромна. Прежде всего, технология обеспечивает качественно новый уровень продовольственной безопасности и независимости от погодных аномалий.
Снижение зависимости от температурного режима позволяет существенно расширить географию выращивания томатов в открытом грунте и минимизировать затраты на энергоносители для обогрева зимних теплиц, что напрямую повлияет на снижение себестоимости продукции.
Кроме того, тепличные комбинаты смогут отказаться от закупки и содержания шмелиных семей, традиционно используемых для принудительного опыления в закрытых экосистемах.Для перерабатывающей промышленности и ритейла открываются перспективы получения сырья с принципиально новыми технологическими свойствами.
Поскольку плоды партенокарпических томатов развиваются без оплодотворения, они полностью лишены семян. Такие томатов отличаются повышенным содержанием сухих веществ, плотной структурой интерлокулярных зон и отсутствием избыточной свободной жидкости. Это идеальные характеристики для производства томатных паст, соусов и кетчупов. Заводы смогут существенно сократить технологические издержки на фильтрацию семенных камер и выпаривание влаги, что сделает производственные циклы более быстрыми, дешевыми и экологичными.
Авторы исследования акцентируют внимание на том, что предложенный метод не нарушает общий гомеостаз и жизнеспособность растительного организма. Напротив, речь идет об изящной биоинженерной оптимизации внутренних адаптационных ресурсов культуры. Профессор Наоми Ори и ее коллеги убеждены, что разработанные ими генетические модели послужат прочной основой для выведения новых коммерческих сортов томата. Внедрение этих инноваций в практику селекции позволит нивелировать риски климатических флуктуаций и обеспечить стабильное круглогодичное снабжение рынка высококачественной овощной продукцией.
Источник: Hebrew University of Jerusalem.
Заглавное фото иллюстрирует, как ген SlMIR167a играет функционально важную роль в развитии плодов томата. Источник: New Phytologist (2026). DOI: 10.1111/nph.71503
