Учёные представили новый метод эпигеномного редактирования для улучшения сельхозкультур

Кассава (маниок) — одна из важнейших культур тропиков, которой питаются полмиллиарда человек в более чем 80 странах. Бактериальный ожог кассавы (CBB) — разрушительное заболевание, вызывающее потери урожая по всему миру.

Новаторское исследование под руководством Ребекки Барт, доктора философии, сотрудницы Центра наук о растениях имени Дональда Данфорта, и её коллег из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе и Гавайского университета в Маноа показало, что новая технология — редактирование эпигенома — может снизить симптомы CBB у растений кассавы, сохраняя при этом нормальный рост и развитие.

Эти результаты не только повысят устойчивость кассавы к CBB, потенциально улучшив урожайность для фермеров, но и заложат основу для использования эпигеномного редактирования для улучшения других культур. Их работа «Улучшение устойчивости кассавы к бактериальному ожогу путём редактирования эпигенома» недавно была опубликована в Nature Communications.

«Это был первый случай, когда целевое метилирование было использовано для внедрения агрономически значимого признака в важную сельскохозяйственную культуру», — сказала старший научный сотрудник Данфорта и первый автор статьи Кира Велей, доктор философии. Исследовательская группа применила технологию для целенаправленного повышения устойчивости к CBB, и в результате растения кассавы демонстрировали менее выраженные и интенсивные симптомы болезни на листьях.

Эпигенетика — это естественный процесс, который клетки используют для контроля экспрессии генов без изменения самой последовательности ДНК, а метилирование — один из таких типов «украшения» ДНК. «Направление метилирования на определённые сайты в эпигеноме — это действительно новая вещь», — отметил президент и главный исполнительный директор Центра Данфорта, соавтор работы Джим Каррингтон, доктор философии.

Это исследование стало результатом давнего сотрудничества учёных Центра Данфорта и лаборатории Стива Якобсена в UCLA. Лаборатория Якобсена занимается фундаментальными исследованиями метилирования и эпигенетики. Их работа является убедительной демонстрацией ценности применения новых методов к недостаточно изученным культурам, и их методология потенциально может быть успешно воспроизведена во многих других растительных системах в будущем.

«Одна из замечательных особенностей этого проекта — успешный перенос знаний между модельной растительной системой, Arabidopsis, и важной для продовольственной безопасности культурой, кассавой. Такие культуры, как кассава, часто остаются в стороне, когда речь заходит о новых технологических рубежах. Это одна из причин, почему мы особенно рады, что впервые применили эти инструменты именно на кассаве», — сказала Барт.

Лаборатория Барт продолжает исследовать бактериальный ожог кассавы, включая выявление факторов окружающей среды, ведущих к вспышкам, и того, как глобальное изменение климата повлияет на болезнь. Исследователи также заинтересованы в наследуемости нового признака устойчивости к CBB и в настоящее время выращивают растения на Гавайях, чтобы проверить наследование в поколениях. Помимо CBB, урожайность кассавы ограничивают несколько вирусов, поэтому команда полна энтузиазма продолжать работу и потенциально разработать новые стратегии контроля для других заболеваний.