Учёные впервые отредактировали ДНК дерева с помощью CRISPR/Cas
Исследователи из Университета Джорджии впервые использовали инструмент редактирования генов CRISPR/Cas для модификации генома древесного вида. Их работа, опубликованная в журнале New Phytologist, открывает путь к более быстрому и надёжному редактированию генов растений.
Мутировав специфические гены у Populus (род лиственных деревьев, включающий тополь, осину и тополь дельтовидный), учёные снизили концентрации двух природных полимеров:
- Лигнина, который удерживает сахара и крахмалы, используемые для производства биотоплива, внутри прочных клеточных стенок дерева.
- Конденсированных танинов, присутствие которых в листьях и коре отпугивает жвачных животных (оленей, крупный рогатый скот, коз, овец).
«CRISPR — относительно новая технология, но она может улучшить нашу способность создавать новые сорта продовольственных культур, кормов и сырья для биотоплива. По сравнению с другими методами редактирования генов, это невероятно просто, экономически эффективно и высокоэффективно», — заявила ведущий исследователь Ч.Дж. Цай.
Как работает технология
CRISPR — это механизм защиты, эволюционировавший у бактерий. При атаке вируса бактерия захватывает часть его ДНК и встраивает фрагмент в свой геном в область CRISPRs (clustered regularly interspaced short palindromic repeats), создавая «библиотеку» инфекций для защиты от будущих вторжений.
«Мы можем позаимствовать у бактерий способность разрезать гены и использовать её для редактирования конкретных генов в любых организмах. Это как использовать ножницы с GPS-трекингом, чтобы найти и вырезать крошечные фрагменты ДНК», — пояснила Цай.
Результаты эксперимента
Все растения тополя, полученные в эксперименте по редактированию гена лигнина, имели древесину красного цвета — известный побочный эффект модификации лигнина.
«Я был потрясён результатами. Это одна из самых высоких эффективностей, когда-либо зарегистрированных, даже по сравнению с моделями на мышах», — сказал соавтор Томас Джейкобс.
Модифицированные растения Populus содержали примерно на 20% меньше лигнина и на 50% меньше конденсированных танинов, чем дикие деревья. Работа также показала, что, помимо целевых генов, существуют и другие гены со схожими функциями, которые теперь можно идентифицировать с помощью CRISPR.