ВОТ ЧТО МЫ ЗНАЕМ О ГЕНОМЕ КАННАБИСА

[multiseeds 7 901]

ВОТ ЧТО МЫ ЗНАЕМ О ГЕНОМЕ КАННАБИСА

Скрытый текст

 

Учитывая огромный экономический потенциал легального рынка каннабиса, неудивительно, что исследователи сейчас спешат составить карту генома каннабиса. Выявив гены, ответственные за синтез каннабиноидов, устойчивость к патогенам и морфологию растений, коммерческие селекционеры получат гораздо больше возможностей для создания новых сортов с конкретными генетическими признаками. Однако, в отличие от многих других видов растений, каннабис еще не раскрыл секретов, скрытых в его геноме, и ученые все еще стремятся создать исчерпывающую карту ДНК растения.

Как геном каннабиса влияет на каннабиноиды

 

Доктор Гэри Йейтс, научный сотрудник PharmaSeeds, сказал Seedsman, что «одна из причин, по которой проект генома каннабиса отстает по сравнению со многими другими культурами, заключается в том, что многие компании хранят свою информацию внутри компании, а общедоступная информация не совсем ясна ».

Как следствие, «возникает некоторая загадка в понимании того, какие генетические факторы влияют на ферменты, которые производят определенные желательные продукты, такие как THC и CBD».

К счастью, ответы начинают проявляться, как кусочки мозаики, медленно складывающиеся на свои места. Однако еще в начале 2000-х годов ученые все еще смотрели на груду несортированных кусочков головоломки и копались в поисках углов и краев, чтобы начать собирать головоломку. Их первая задача заключалась в том, чтобы попытаться определить генетические механизмы, лежащие в основе создания каннабиноидов.

Даже в то время уже было известно, что тетрагидроканнабиноловая кислота (THCA) и каннабидиоловая кислота - предшественники THC и CBD - производятся из их общего предшественника, каннабигероловой кислоты (CBGA). Однако неизвестно, кодируются ли ферменты, которые позволяют создавать THCA и CBDA, одним геном с двумя вариантами или двумя совершенно разными генами.

Ранние попытки составить карту генома каннабиса, казалось, предполагали, что один ген отвечает за выработку как ТГК, так и КБД, хотя более тщательное исследование, выпущенное в 2011 году, поставило эту теорию под сомнение. [я]

Только в 2018 году эта неопределенность была окончательно разрешена благодаря технологии генетического секвенирования нового поколения, называемой секвенированием одной молекулы. Способный производить длинные нефрагментированные считывания ДНК, этот метод был использован для создания первой всеобъемлющей карты генома Purple Kush.

Опубликованное в журнале Genome Research [ii] исследование успешно разделило ДНК растения на десять хромосом. Особый интерес вызвала шестая хромосома, которая, как было обнаружено, содержит гены, кодирующие фермент THCA-синтазу - молекулу, ответственную за производство THCA.

Второй ген, кодирующий синтазу CBDA, расположен на той же хромосоме, но примерно через 20 миллионов нуклеотидов. Другими словами, исследование раз и навсегда доказало, что ферменты, ответственные за синтез THC и CBD, кодируются отдельными генами.

Так почему же конопля содержит следовые количества ТГК?

 

Хотя это открытие стало огромным шагом вперед в нашем понимании генома каннабиса, оно также поставило один серьезный вопрос. В конце концов, если ТГК кодируется его собственным дискретным геном, а сорта конопли выведены специально, чтобы не иметь этого генетического признака, то, по логике, они вообще не должны содержать ТГК. Тем не менее, большинство немедикаментозных разновидностей действительно содержат следовые количества этого каннабиноида, что позволяет предположить, что он все еще синтезируется в низких количествах даже в отсутствие гена синтазы THC.

Решение этой загадки может заключаться в статье, написанной в 2020 году, но еще не прошедшей рецензирование. Посредством секвенирования геномов 42 сортов каннабиса авторы исследования отметили, что многие растения, выведенные без ТГК-синтазы, содержат кластер генов, кодирующих фермент, называемый синтазой каннабихромениновой кислоты. Хотя основная функция этого фермента - производство непсихоактивного каннабиноида каннабихромена (CBC), тот факт, что он разделяет 96 процентов своего генетического кода с синтазой THC, означает, что он, вероятно, также производит небольшие количества THCA в качестве побочного продукта.

Геном каннабиса и устойчивость к патогенам

 

Устойчивость к патогенам - сложная проблема, с которой нужно разобраться, поскольку множество различных генов могут играть роль в защите растений от множества различных патогенов. Тем не менее, был достигнут определенный прогресс в определении генетических факторов, обеспечивающих устойчивость к известному для производителей каннабиса врагу: мучнистой росе.

Ряд генов, которые могут увеличивать восприимчивость организма к грибку, уже были идентифицированы у различных видов растений и были обозначены как локус устойчивости к плесени O или MLO. Когда эти гены удаляются либо случайными мутациями, либо селективным скрещиванием, растения, как правило, становятся намного лучше в борьбе с патогеном.

По этой причине генетики стремятся найти MLO в геноме каннабиса. В вышеупомянутом исследовании препринтов было выявлено 24 различных MLO среди 42 сортов каннабиноидов. Как и ожидалось, сорта, которые, как известно, были особенно устойчивы к мучнистой росе, имели тенденцию к отсутствию этих MLO, что давало представление о генетической основе устойчивости к патогенам каннабиса.

Тем не менее, история на этом не заканчивается, так как было обнаружено, что ряд других генетических факторов участвует в защите каннабиса от нежелательных захватчиков. Например, хорошо известно, что молекулы, называемые тауматиноподобными белками (TLP), повышают устойчивость к определенным патогенам у растений, таких как виноград и хмель, а сорта каннабиса, в которых отсутствуют гены, кодирующие TLP, оказались более восприимчивыми к мучнистой росе.

Кроме того, было обнаружено, что некоторые из генов, ответственных за синтез каннабиноидов, играют роль в устойчивости к патогенам. Например, связка генов, дающих начало синтазе CBCA, по-видимому, содержит участки антивирусной ДНК. Как следствие, растения, в которых отсутствует общий анализ крови, отличались отсутствием устойчивости к различным заболеваниям.

В целом, в нашем понимании генома каннабиса все еще есть ряд пробелов, хотя постепенно все становится на свои места. Что касается того, где искать дальше, Йейтс объясняет, что «каннабис следует за определением пола по XY, как и у людей, но никто не нанес на карту хромосомы X и Y, что является еще одной большой дырой в информационном круге».

Учитывая недавний взрыв интереса к геному каннабиса, не должно пройти слишком много времени, прежде чем многие тайны, которые он содержит, будут раскрыты.