Рослинні клітини в місці щеплення передають один одному ДНК з ядер і хлоропластів.
Коли садівники роблять щеплення, це означає, що частину однієї рослини пересаджують на іншу. Ту рослину, яку прищеплюють, називають привій; те, до якого прищеплюють - підвій. У щеплень є багато різних варіантів, але в будь-якому випадку їх роблять, щоб отримати рослину, яка об'єднувала б корисні властивості привою і підвою. Наприклад, втечу культурного сорту прищеплюють до дикого різновиду: від культурної рослини будуть смачні плоди, а від дикого - стійкість до захворювань, холодів тощо.
Але як так виходить, що після щеплення з'являються нові властивості? Очевидно, рослини - тобто привій і підвій - обмінюються якимись сигналами, якимись молекулами. Ще в 2009 році співробітники Інституту молекулярної фізіології рослин Товариства Макса Планка виявили, що щеплені рослини тютюну обмінюються ДНК. Однак досі не було зрозуміло, що це за ДНК.
Зазвичай ми говоримо про ту ДНК, яка зберігається в клітинному ядрі. Але у клітини є органели зі своєю власною ДНК - хлоропласти і мітохондрії. Хлоропласти - клітинні органели, що відповідають за фотосинтез, мітохондрії - органели, що дають клітині енергію. Їх ДНК кодує деякі білки, необхідні для фотосинтетичних та енергетичних реакцій. У статті в Science Advances говориться, що рослини можуть обмінюватися одна з одною і тією ДНК, яка міститься в хлоропластах, і тією, яка зберігається в ядрі.
В експериментах використовували модифіковані рослини тютюну, яким у геном вводили різні флуоресцентні білки, що включалися при впливі різних антибіотиків. Одна рослина отримувала ген білка в ядерну ДНК. Коли в клітини приходив антибіотик, ген флуоресцентного білка активувався, і клітина починала світитися. Інша рослина отримувала ген іншого флуоресцентного білка в ДНК хлоропластів - цей ген включався від іншого антибіотика.
Коли обидва модифікованих тютюну прищеплювали один до одного, їхні клітини починали світитися, причому у відповідь на обидва антибіотики. Це означає, що привій і підвій обмінювалися як хлоропластною ДНК, так і ядерною. У клітинах з'являлися органели, схожі на звичайні хлоропласти, тільки помітно дрібніше. Рухаючись, як амби, зменшені хлоропласти підповзали до пор у клітинних стінках і переходили з однієї клітини в іншу.
Дослідники вважають, що пошкодження рослинних тканин, неминучі при щепленнях, змушують клітини формувати спеціальні міжклітинні контакти і спеціальні хлоропластоподібні органели, які служать генетичними посилками. Правда, залишається незрозумілим, як саме клітини обмінюються ядерною ДНК. Можливо, її захоплюють з собою ці дрібні органели, які переповзають з клітини в клітку. Але що саме там відбувається, ще належить з'ясувати. Можливо, в перспективі ми зможемо навчитися керувати перенесенням генів при щепленнях, щоб посилювати або послаблювати ті чи інші властивості рослин.