Геномная инженерия преобразила биотехнологию растений и сельское хозяйство. Улучшение сельскохозяйственных культур с использованием недавно разработанных методов редактирования генов теперь стало проще, быстрее и точнее, чем когда-либо.
Культурный картофель (Solanum tuberosum L.) выращивается повсеместно и, исходя из годового мирового производства, занимает 4-е место по объему производства в мире после кукурузы, пшеницы и риса, и 3-е место по потреблению после риса и пшеницы.
Уникальные генетические особенности культурного картофеля, такие как тетрасомное наследование, высокая геномная гетерозиготность и инбридинговая депрессия, затрудняют традиционную селекцию этой важной культуры. Таким образом, редактирование генома предоставляет превосходный арсенал инструментов для улучшения признаков картофеля. Более того, используя специальные протоколы трансформации, можно создавать коммерческие сорта без трансгенов.
В отличие от других основных культур, таких как кукуруза, которая ежегодно получает около 1% генетического прироста урожайности, улучшение урожайности картофеля за последнее столетие было незначительным. Это связано с тем, что традиционная селекция картофеля - медленный процесс, которому мешают многие факторы. Большинство выращиваемого картофеля являются тетраплоидами и имеют высокогетерозиготные геномы. Также насчитывается около пятидесяти признаков, которые влияют на ценность коммерческого сорта.
Эта генетическая сложность, наряду с относительно длительными циклами поколений и инбридинговой депрессией, чрезвычайно затрудняют получение желаемой аллельной комбинации в потомстве. Аналогичным образом, введение новых признаков путем скрещивания с дикими сортами может привести к потере аллельной комбинации.
Поскольку современное картофелеводство страдает от потерь урожая из-за вредителей и патогенов, включая фитофтороз, бактериальное увядание, несколько типов вирусов картофеля и так далее, очевидна актуальность внедрения новаторских и ускоренных методов селекции для создания желаемых признаков у картофеля.
Уильям де Мартинес из Вагенингенского университета исследовал редактирование генома растений картофеля с помощью системы CRISPR-Cas12a и представит результаты в своей диссертации для получения докторской степени в Вагенингенском университете.
«Этот метод отличается от более часто используемого CRISPR-Cas9. CRISPR-Cas12a использует особые характеристики Cas12a для вырезания нефункционирующих частей генов устойчивости и вставки в функционирующие части, тем самым запуская неактивную устойчивость. Это возможно, потому что Cas12a разрезает ДНК, оставляя липкие концы, которые можно использовать для непосредственной вставки новой ДНК. В ходе экспериментов получены факты, подтверждающие концепцию, которые демонстрируют фактическое восстановление генов устойчивости в картофеле. Цель исследования - создание устойчивых к болезням сортов растений посредством редактирования генома, чтобы сократить использование средств защиты растений в будущем», - поделился ученый.
Заглавное фото: www.wur.nl.
