Koska geenisekvensseistä on kertynyt valtava määrä tietoa , tällä hetkellä käytetään usein käänteisgenetiikan menetelmiä geenien toimintojen tunnistamiseen . Tutkijat manipuloivat geenisekvenssejä muuttamalla tai sammuttaen tiettyä geeniä ja analysoivat, mihin muutoksiin tämä johtaa. Tämä on käänteisen genetiikan polku: geenistä ominaisuuteen/ fenotyyppiin . Eteenpäin ja käänteinen genetiikka eivät ole toisiaan poissulkevia lähestymistapoja, vaan täydentävät toisiaan geenien toiminnan tutkimuksessa.
Tarkoituksenmukainen muutos geenin sekvenssissä ja tällaisten muutosten seurausten tutkiminen. Bakteereissa, eläimissä, hiivassa käytetään tähän tarkoitukseen homologiseen rekombinaatioon perustuvaa solutransformaatiota . Kasveissa homologinen rekombinaatio on kuitenkin käytännössä mahdotonta, mikä selittyy kasvien rekombinaatiojärjestelmän erityispiirteillä. Kasvien transformaation aikana eksogeeninen DNA insertoidaan satunnaisesti isäntä-DNA:n alueelle, ja homologia-insertio tapahtuu hyvin harvoin. Tästä säännöstä on kuitenkin poikkeus - haploidinen sammal Physcomitrella patens , jossa homologisen rekombinaation taajuus saavuttaa 100%. Koska sammaleille on ominaista muiden korkeampien kasvien kanssa yhteiset hormonityypit, stressin ja valon vastemekanismit, solujen erilaistumisen piirteet jne., tämä sammal osoittautui erittäin käteväksi malliobjektiksi kasvibiologian perusprosessien tutkimiseen.
Pienten RNA :iden käyttö geenitoiminnan säätelyyn. Tämä mekanismi on luonnollinen geenin aktiivisuuden säätelymekanismi, jota välittää pieni kaksijuosteinen RNA, jonka sekvenssit ovat komplementaarisia sen geenin sekvenssille, jonka aktiivisuutta ne säätelevät. Pieni kaksijuosteinen RNA, joka muodostuu joko ilmentymisen seurauksena solussa, tai esimerkiksi eksogeeninen kaksijuosteinen RNA, joka on eri kasvivirusten geneettistä materiaalia, on vuorovaikutuksessa solussa kokonaisen proteiinikompleksin kanssa . sen käsittelyssä. Tämän seurauksena muodostuu pieni RNA-kompleksi ribonukleaasiproteiinien kanssa (RISC, RNA-indusoitu vaimennuskompleksi). Tämä kompleksi suppressoi kohdegeenin (geenin, joka sisältää sekvenssejä, jotka ovat komplementaarisia pienelle RNA:lle) transkriptiota joko leikkaamalla transkriptin tai repressoimalla translaatiota . Tällaisia luonnossa esiintyviä mekanismeja käytetään suppressoimaan kiinnostavan geenin transkriptio. Kasvit transformoidaan konstruktilla, joka sisältää kohdegeenin fragmentteja eteenpäin ja käänteisessä orientaatiossa. Tämän konstruktin ilmentymisen seurauksena muodostuu hiusneulaa muodostava kaksijuosteinen RNA, joka on vuorovaikutuksessa solun proteiinien kanssa, läpikäy prosessoinnin ja muodostaa yhdessä proteiinien kanssa RISC-kompleksin, joka estää kohdegeenin ilmentymisen.
T-DNA-insertiomutageneesiin käytetään tutkimuksen tavoitteista riippuen erilaisia Agrobacterium tumefaciensin Ti-plasmidiin perustuvia agrobakteerivektoreita. Yleisimmässä variantissa T-DNA-insertiomutageneesiä käytetään resessiivisten mutaatioiden saamiseksi. Tässä tapauksessa transformaatioon käytetään vektoreita, joiden T-DNA-alue sisältää vain selektiivisen markkerin, joka tarvitaan transformanttien seulomiseen. Kasvin transformaation aikana T-DNA liitetään satunnaisesti kasvin genomiin ja pääsääntöisesti häiritsee geeniä ja johtaa sen toiminnan menettämiseen. Toinen versio T-DNA-mutageneesissä käytetyistä vektoreista ovat aktivaattorikonstruktit, joiden T-DNA-alue sisältää säätelyelementtejä (esimerkiksi tehostajia ). Tällaisen säätelyelementin liittäminen geenisekvenssin viereen johtaa tämän geenin ilmentymisen aktivoitumiseen tai muutokseen sen ilmentymismallissa. Kolmannen tyyppisiä vektoreita, joita käytetään T-DNA-mutageneesiin, käytetään säätelyelementtien etsimiseen kasveista. Tässä tapauksessa insertoitu T-DNA sisältää reportterigeenin . Jos reportterigeenin sisältävä T-DNA-alue putoaa kasvin genomiin integroitumisen seurauksena transkription säätelijän vaikutusalueelle, niin reportterigeenin ilmentyminen aktivoituu.
Mahdollistaa pistemutaatioiden tunnistamisen geeneissä, joilla on tunnettu sekvenssi.
Lutova L.A. Kasvien kehityksen genetiikka: yliopistojen biologisille erikoisaloille / L.A. Lutova, T.A. Ezhova, I.E. Dodueva, M.A. Osipova; toim. S.G. Inge-Vechtomov. - 2. painos tarkistettu ja ylimääräisiä - Pietari: Kustantaja N-L, 2010. - 432s.