Debido a la acumulación de una gran cantidad de información sobre secuencias de genes , en la actualidad, los métodos de genética inversa se utilizan a menudo para identificar las funciones de los genes . Los investigadores manipulan secuencias de genes, cambiando o desactivando un gen en particular, y analizan a qué cambios conduce esto. Este es el camino de la genética inversa: del gen al rasgo/ fenotipo . La genética directa e inversa no son enfoques mutuamente excluyentes, sino que se complementan en el estudio de la función de los genes.
Cambio intencionado en la secuencia de un gen y el estudio de las consecuencias de tales cambios. En bacterias, animales, levaduras, se utiliza para este fin la transformación celular basada en la recombinación homóloga . Sin embargo, en las plantas, la recombinación homóloga es prácticamente imposible, lo que se explica por las peculiaridades del sistema de recombinación en las plantas. Durante la transformación de la planta, el ADN exógeno se inserta al azar en una región del ADN del huésped y la inserción por homología ocurre muy raramente. Sin embargo, hay una excepción a esta regla: el musgo haploide Physcomitrella patens , en el que la frecuencia de recombinación homóloga alcanza el 100%. Dado que los musgos se caracterizan por tipos comunes de hormonas con otras plantas superiores, mecanismos de respuesta al estrés y la luz, características de diferenciación celular, etc., este musgo resultó ser un objeto modelo muy conveniente para estudiar los procesos básicos de la biología vegetal.
Uso de pequeños ARN para regular la actividad génica. Este mecanismo es un mecanismo natural de regulación de la actividad génica, mediado por pequeños ARN de doble cadena, cuyas secuencias son complementarias a la secuencia del gen cuya actividad regulan. El ARN de doble cadena pequeño, que se forma como resultado de la expresión en la célula, o el ARN de doble cadena exógeno, por ejemplo, que es el material genético de varios virus de plantas, interactúa en la célula con todo un complejo de proteínas involucradas . en su procesamiento. Como resultado, se forma un pequeño complejo de ARN con proteínas de ribonucleasa (RISC, complejo de silenciamiento inducido por ARN). Este complejo suprime la transcripción del gen objetivo (un gen que contiene secuencias complementarias al ARN pequeño), ya sea cortando la transcripción o reprimiendo la traducción . Dichos mecanismos naturales se utilizan para suprimir la transcripción del gen de interés. Las plantas se transforman con una construcción que contiene fragmentos del gen objetivo en orientación directa e inversa. Como resultado de la expresión de esta construcción, se forma un ARN bicatenario en forma de horquilla, que interactúa con las proteínas de la célula, se procesa y, junto con las proteínas, forma un complejo RISC que suprime la expresión del gen objetivo.
Para la mutagénesis por inserción de T-DNA , dependiendo de los objetivos de la investigación, se utilizan diversas variantes de vectores agrobacterianos basados en el plásmido Ti de Agrobacterium tumefaciens. En la variante más común, la mutagénesis por inserción de T-DNA se usa para obtener mutaciones recesivas. En este caso, se utilizan vectores para la transformación, cuya región de ADN-T contiene únicamente un marcador selectivo necesario para seleccionar transformantes. Durante la transformación de la planta, el T-DNA se inserta al azar en el genoma de la planta y, por regla general, altera el gen y conduce a la pérdida de su función. Otra versión de los vectores utilizados para la mutagénesis de T-DNA son construcciones activadoras, cuya región de T-DNA contiene elementos reguladores (por ejemplo, potenciadores ). La inserción de un elemento regulador de este tipo junto a la secuencia del gen conduce a la activación de la expresión de este gen oa un cambio en su patrón de expresión. El tercer tipo de vectores utilizados para la mutagénesis de T-DNA se utiliza para buscar elementos reguladores en plantas. En este caso, el T-DNA insertado contiene un gen informador . Si, como resultado de la integración en el genoma de la planta, la región de T-DNA que contiene el gen informador cae en la zona de acción del regulador de la transcripción, entonces se activa la expresión del gen informador.
Permite la identificación de mutaciones puntuales en genes con una secuencia conocida.
Lutova LA Genética del desarrollo vegetal: para especialidades biológicas de universidades / L.A. Lutova, T. A. Ezhova, I.E. Dodueva, MA Osipova; edición S.G. Inge-Vechtomov. - 2ª ed. revisado y adicional - San Petersburgo: Editorial N-L, 2010. - 432s.