Генетическое редактирование может улучшить "шоколадное дерево"
Использование мощного инструмента генного редактирования CRISPR-Cas9 может помочь в выведении какао-деревьев с желательными признаками, такими как повышенная устойчивость к болезням.
Какао-дерево, растущее в тропических регионах, производит какао-бобы — сырьё для шоколада. Ежегодно болезни растений уничтожают 20–30% урожая какао-стручков до сбора. В Западной Африке вспышки грибковых заболеваний могут уничтожить все плоды на отдельной ферме.
Разработка устойчивых сортов замедляется из-за долгого жизненного цикла деревьев. Исследователи из Университета Пенсильвании впервые продемонстрировали возможность использования технологии CRISPR для улучшения Theobroma cacao.
Механизм и эксперимент
CRISPR-Cas9 позволяет точно редактировать геном, удаляя или заменяя целевые участки ДНК. Предыдущие работы выявили ген TcNPR3, который подавляет защитный ответ растения. Гипотеза: его "отключение" усилит устойчивость к болезням.
Учёные использовали модифицированную Agrobacterium для доставки компонентов CRISPR-Cas9 в листья какао. Анализ показал делеции (удаления) в 27% копий целевого гена TcNPR3.
При заражении патогеном Phytopthera tropicalis обработанные листья показали бо́льшую устойчивость. Результаты позволяют предположить, что мутация даже части копий гена может быть достаточной для запуска системной устойчивости у всего растения.
Перспективы и цели
Исследователи также создали отредактированные эмбрионы какао, которые будут выращены в деревья для тестирования подхода на уровне целого растения.
По сравнению с традиционной селекцией CRISPR работает быстрее и точнее. Пока не обнаружено никаких нецелевых эффектов.
Помимо ускорения селекции, технология помогает изучать функцию генов, "ломая" их и наблюдая за последствиями. Учёные планируют оценить тысячи генов, потенциально вовлечённых в устойчивость.
Конечные цели исследования — помочь мелким фермерам и стабилизировать угрожаемые поставки какао, создавая растения, устойчивые к болезням, изменению климата и другим вызовам. Это исследование предоставляет "доказательство концепции" ценности CRISPR-Cas9 для достижения этих целей.