Прорыв в виноградарстве: создание трансген-свободных растений с помощью CRISPR
Виноград (Vitis vinifera L.) имеет огромное экономическое и культурное значение, что требует быстрого генетического улучшения для адаптации к климатическим и рыночным вызовам.
Традиционная селекция — медленный процесс, а генетически модифицированные (ГМ) сорта сталкиваются с регуляторными барьерами из-за проблем безопасности. CRISPR/Cas9 — перспективный инструмент для точного редактирования генома. Хотя его успешно применяли для повышения устойчивости к болезням и изучения функций генов у винограда, до сих пор это приводило к созданию ГМ-растений, что не соответствует законодательству многих стран.
Таким образом, ключевая задача — усовершенствовать методы доставки CRISPR/Cas9 для получения трансген-свободных отредактированных растений винограда без нецелевых генетических изменений.
В октябре 2022 года журнал Horticulture Research опубликовал перспективную статью "Бесплазмидное редактирование генома винограда с использованием рибонуклеопротеиновых комплексов CRISPR/Cas9 с последующей регенерацией из протопластов".
В исследовании использовали клеточную линию винограда сорта Томпсон Сидлис, генетически модифицированную для сверхэкспрессии GFP. С помощью методов культуры тканей примерно через 10 недель у ~10% соматических эмбриоидов индуцировали эмбриогенный каллус, экспрессирующий GFP. Из него выделили протопласты с эффективностью регенерации в целое растение около 30%; все выделенные протопласты были трансгенными (с сигналом GFP).
Затем для нокаута гена GFP в этих протопластах применили рибонуклеопротеиновые комплексы CRISPR/Cas9 (RNP1, RNP2, RNP3 и RNP4). Два эмбриоида, трансфицированных RNP2 и RNP4, не имели флуоресценции GFP. Эффективность редактирования от стадии зрелых котиледонных эмбриоидов до целых растений составила 23% и 34% соответственно.
После редактирования CRISPR были идентифицированы два GFP-негативных эмбриоида, что указывало на успешный нокаут гена. Дальнейший анализ подтвердил целевые мутации в гене GFP, вызвавшие сдвиг рамки считывания и потерю экспрессии GFP у этих растений.
Вывод: исследование успешно демонстрирует интеграцию методов соматического эмбриогенеза и редактирования генома CRISPR/Cas9 для получения трансген-свободных растений винограда, открывая путь к более широкому принятию подобных модификаций в сельском хозяйстве.