Международная группа исследователей под руководством Национального института сельскохозяйственных технологий Аргентины, INTA, отредактировала ризобии, используемые в сельском хозяйстве. Предварительные результаты показали улучшение урожайности сои и биодоступности азота в почве.
В этом важном научном достижении, о котором сообщает Правительство Аргентины на официальном сайте, принимали участие исследователи Аргентины, Уругвая, Чили, Колумбии и Испании. Работа финансируется Национальной биотехнологической программой INTA и организацией Fontagro, которая содействует развитию науки и инноваций в сфере продовольствия и сельского хозяйства в странах Латинской Америки и Карибского бассейна.
Ризобии являются ключевыми бактериями для биологической фиксации азота - процесса, имеющего основополагающее значение для продуктивности сельского хозяйства. Генетическое редактирование ризобий с использованием технологии CRISPR/Cas9 позволит увеличить урожайность сои на 6%.
Новизна проекта заключается в том, что ученым удалось выполнить точное редактирование без нежелательных модификаций или внедрения чужеродной ДНК. Это позволяет регулирующим органам в странах-производителях продуктов питания, таких как Аргентина, Бразилия, США, Китай, Индия, Индонезия, Бангладеш и Австралия, считать микроорганизмы не содержащими ГМО, что будет способствовать их быстрой коммерциализации.
Николас Аюб, главный исследователь Института генетики и Института агробиотехнологии и молекулярной биологии (IABIMO) в INTA, пояснил, что на первом этапе исследование было сосредоточено на редактировании коммерческих инокулянтов E109 (Аргентина) и SEMIA5079 (Бразилия). По его словам, помимо увеличения производства сои, «эта технология препятствует потере азота из почвы, снижая затраты на удобрения в севооборотах зерновых культур до 10%».
«Отредактированные ризобии - это микроорганизмы, геномы которых были высокоточны и улучшены с использованием передовых технологий редактирования генов, что максимизирует их экономическую выгоду», — пояснил Аюб, который объяснил, что используемая технология включает введение плазмиды с системой CRISPR/Cas9 и специфического направляющего элемента (sgRNA) для выполнения целевого редактирования генома микроорганизма. Затем плазмиду удаляют из ризобий с помощью процесса, подтвержденного геномным секвенированием, что гарантирует отсутствие трансгенов в конечном продукте. «Результатом является оптимизированный инокулянт без присутствия трансгенов», - сказал он.
До сих пор редактирование генов с помощью CRISPR/Cas9 применялось только к легко поддающимся манипуляции модельным бактериям, без технологического подхода, ориентированного на сельскохозяйственное производство. «Необходимо было оптимизировать генетическую трансформацию и функциональность системы CRISPR/Cas9 в коммерческих ризобиях, а также разработать эффективный метод устранения плазмиды после редактирования», - отметил Аюб.
В этой связи Сильвина Брамбилла, научный сотрудник INTA и сотехнический директор проекта, подчеркнула, что следующим шагом станет проверка технологии в различных продуктивных регионах. Кроме того, по ее словам, «важно собрать необходимую информацию для того, чтобы междисциплинарная группа CONABIA могла оценить и одобрить эквивалентность отредактированных ризобий традиционным инокулянтам. После завершения технических и нормативных этапов мы сможем перейти к передаче технологии в производственный сектор».
Поскольку ризобии размножаются бесполым путем, их нельзя улучшить путем скрещивания, как это происходит с растениями и животными. «Этот прорыв позволяет нам обновлять штаммы, используемые десятилетиями, открывая новые горизонты для улучшения инокулянтов», - подчеркивают исследователи INTA.
Будущие области применения включают использование инокулянтов и отредактированных пробиотиков для улучшения растворимости фосфора в почве, биологической борьбы с вредителями, фиксации азота в зерновых культурах и разложения метана в животноводстве.
«Эта разработка напрямую влияет на устойчивость сельскохозяйственного производства, позволяя нам производить больше продукции с меньшими затратами ресурсов», - заключает Брамбилла, подчеркивая, что это достижение представляет собой ключевой инструмент для соответствия принципам эффективности и устойчивости, продвигаемым научным сообществом и производственным сектором.
Источник и фото: www.argentina.gob.ar.