Дослідники з UC Davis та UC Berkeley представили новий підхід до редагування генів рослин, який може значно пришвидшити селекцію сільськогосподарських культур. Результати роботи опубліковані в журналі Nature Plants.
Ключова перевага розробки — можливість ефективного редагування генів без вставки чужорідної ДНК та без складних багаторічних процедур трансформації.
У чому проблема сучасних технологій?
Редагування геному за допомогою CRISPR/Cas9 має великий потенціал для створення культур, стійких до посухи, хвороб та інших стресів.
Проте система Cas9 є занадто великою для доставки за допомогою рослинних вірусів, які мають обмежений «вантажний» об’єм. Через це застосування технології у багатьох видах рослин є складним, дорогим і тривалим.
Менший фермент — простіша доставка
Щоб обійти це обмеження, вчені використали альтернативний фермент TnpB — природний «редактор», пов’язаний із транспозонами («стрибучими генами»). Він значно компактніший за Cas9, що дозволяє доставляти його в клітини за допомогою вірусних векторів.
Команда протестувала дві вдосконалені версії ферменту — eTnpBc та eTnpBe. Найкращий результат показала версія eTnpBc із ефективністю редагування до 70%, що суттєво перевищує показники природного TnpB.
Як проходив експеримент
Дослідження проводили на моделі тютюну Nicotiana benthamiana.
Для візуального підтвердження редагування вчені вимикали ген Phytoene desaturase (PDS), який відповідає за синтез пігменту. У разі його деактивації тканини рослини біліють. Після обробки вірусом на листках з’являлися характерні світлі плями, що свідчило про успішне редагування.
Висока спадковість змін
Особливо важливим для селекції є те, що генетичні зміни добре передавалися наступному поколінню:
- 89% сіянців із відредагованим геном PDS були повністю білими,
- 100% сіянців із модифікацією гена CHlH — повністю жовтими.
Це означає, що технологія забезпечує стабільну передачу змін без необхідності багаторазових повторних процедур.
Що це означає для агросектору?
Новий підхід може:
- скоротити терміни створення нових сортів,
- зменшити витрати на генетичну трансформацію,
- розширити перелік культур, доступних для редагування,
- спростити створення стійких до посухи, патогенів і температурних стресів рослин.
Наступний етап досліджень — адаптація технології до комерційно важливих культур, зокрема томатів і перцю, які належать до тієї ж родини, що й тютюн.
Потенційний вплив
Якщо метод підтвердить ефективність у польових культурах, це може стати суттєвим проривом для прискореної селекції в умовах кліматичних змін та зростаючого попиту на продовольство.
За рахунок компактності та відсутності вставки чужорідної ДНК нова система може також спростити регуляторні процедури в окремих країнах.
