Прорыв в селекции растений: прививка и мобильный CRISPR для редактирования генома растений
Ученые из Института молекулярной физиологии растений им. Макса Планка используют новаторский подход к инструменту CRISPR, также известному как «генетические ножницы», для редактирования геномов растений, сигнализируя об изменении методологии.
Открытие, недавно опубликованное в журнале Nature Biotechnology, может упростить и ускорить разработку новых, генетически стабильных коммерческих сортов сельскохозяйственных культур путем сочетания прививки с «мобильным» инструментом CRISPR.
Об этом сообщает news.agropages.com.
Немодифицированный побег прививают к корням, содержащим подвижный CRISPR/Cas9, что позволяет генетическим ножницам двигаться от корня к побегу. Там он редактирует ДНК растений, но не оставляет следов в следующем поколении растений. Этот прорыв сэкономит время и деньги, позволит обойти существующие ограничения в селекции растений и будет способствовать созданию устойчивых пищевых решений для различных культур.
Многим культурам, которые кормят мир, уже угрожают жара, засуха и вредители растений, и эти факторы еще больше усугубляются изменением климата.
Чтобы подготовить эти важные растения к будущему для получения эффективных и действенных урожаев в сложных условиях, геномы растений можно редактировать с высокой точностью с помощью системы CRISPR/Cas9, чтобы вводить полезные функции генов или удалять неблагоприятные.
Хотя CRISPR/Cas9 является огромным шагом вперед для селекции растений, тем не менее, он остается дорогим и трудоемким решением, что делает его непригодным для применения на большинстве растений. Недавняя разработка группы ученых из Института молекулярной физиологии растений им. Макса Планка в Германии преодолевает эти ограничения.
РНК как носитель CRISPR
Коммерческие сельскохозяйственные растения должны быть генетически стабильными, они не должны содержать никаких генетических последовательностей из системы CRISPR/Cas9 и не должны содержать трансгенов.
Обычно это достигается либо за счет ауткроссинга в течение многих поколений, либо за счет утомительных процессов регенерации. И то, и другое требует больших затрат времени и денег и является трудным или даже невозможным на многих сельскохозяйственных культурах.
Группа ученых под руководством доктора Фридриха Краглера решила изменить это. В рамках проекта PLAMORF, финансируемого ЕС, и проекта проверки концепции, финансируемого Министерством исследований Германии, они изучают транспортные последовательности, которые позволяют перемещать РНК от корней к побегам.
Исследовательская группа идентифицировала так называемые тРНК-подобные последовательности (TLS), которые действуют как сигналы для перемещения РНК на большие расстояния внутри растений.
Недавний прорыв произошел благодаря объединению этого открытия с системой редактирования генома CRISPR/Cas9. При добавлении такой TLS к последовательностям CRISPR/Cas9 растения производят «мобильные» варианты РНК CRISPR/Cas9. Затем свободный от трансгенов немодифицированный побег прививают к корням растений, содержащих подвижную РНК CRISPR/Cas9, которая затем перемещается от корня к побегу и, в конечном итоге, к цветкам, дающим семена.
«Магия творится в цветах», — объясняет доктор Фридрих Краглер. «РНК CRISPR/Cas9 перемещается и преобразуется в соответствующий белок, который является настоящими «генетическими ножницами».
Он редактирует ДНК растений в цветках. Но сама система CRISPR/Cas9 не интегрирована в ДНК. Таким образом, семена, которые затем развиваются из этих цветов, несут только желаемое редактирование. следующее поколение растений, и оно работает с удивительно высокой эффективностью».
Система редактирования для многих культурных растений
Что делает новую систему еще более захватывающей, так это возможность комбинировать разные виды. Ученые показали, что такое «редактирование» работает не только в том случае, если корень и побег при прививке принадлежат одному и тому же виду растений — в данном случае это модельное растение арабидопсис или кресс-салат.
Они также привили побеги его коммерческого родственника, масличного рапса, на корни арабидопсиса, которые производят мобильный CRISPR/Cas9. Обнадеживает то, что команда доктора Краглера также обнаружила отредактированные растения масличного рапса.
«Наша новая система редактирования генов может быть эффективно использована для многих программ селекции и сельскохозяйственных культур. Сюда входят многие важные для сельского хозяйства виды растений, которые трудно или невозможно модифицировать существующими методами», — заключил он.
⚡Следите за новостями Agroexpert в -> Telegram | Viber | Facebook | Instagram | News letter!
