CRISPR в растениеводстве: выходит за рамки редактирования генома
Обзор в Nature Plants исследует текущее состояние и будущее технологии CRISPR в сельскохозяйственных культурах. CRISPR часто воспринимают как «молекулярные ножницы» для прецизионной селекции, однако профессор Ипин Ци и его коллеги рассматривают гораздо более широкий спектр нетрадиционных применений. Цель — обеспечение глобальной продовольственной безопасности перед лицом роста населения, изменения климата, болезней и вредителей.
CRISPR как многофункциональная система
Помимо редактирования, CRISPR можно использовать как инструмент связывания для привлечения активаторов или репрессоров и регуляции экспрессии генов. Также технология позволяет:
- Визуализировать последовательности ДНК.
- Группировать желательные признаки в геноме («перетасовка генов»), что упрощает традиционную гибридизацию.
Перспективы: от медицины к растениям
Одно из будущих направлений — адаптация методов CRISPR, успешно применяемых в исследованиях на животных и человеческих клетках, для растений. Например, использование библиотек из десятков тысяч направляющих молекул для скрининга генов, отвечающих за устойчивость к болезням, стрессам и урожайность.
Особенности работы в растениях
Исследования лаборатории Ци показывают, что не все свойства CRISPR, заявленные для человеческих клеток, применимы к растениям. Например:
- Специфичность: Требуется проверка эффективности и точности вариантов Cas9 в таких культурах, как рис.
- Температура: Для повышения эффективности редактирования Cas12a в рисе, кукурузе и Arabidopsis необходимы температуры выше обычных, что отличается от условий для человеческих клеток.
Практическое руководство
В этом году под редакцией Ипина Ци вышла первая книга, полностью посвящённая редактированию генома растений с помощью CRISPR. Издание содержит конкретные протоколы для работы с рисом, кукурузой, соей, томатами, картофелем и другими культурами.
«Чем накормить мир в будущем? К 2050 году нас будет 10 миллиардов, — говорит Ци. — Как мы можем устойчиво улучшать культуры, чтобы прокормить больше людей в условиях изменения климата и сокращения земель? Я действительно считаю, что технология должна сыграть в этом большую роль».