Полевые испытания подтвердили потенциал генного редактирования в сельском хозяйстве

Полевые испытания, исследующие полезные соединения в важных агрономических культурах семейства капустных, подчеркнули «огромный потенциал» технологии генного редактирования.

Эти испытания стали первым полевым применением данной технологии в Великобритании после реклассификации отредактированных культур как генетически модифицированных организмов (ГМО) Судом Европейского союза в 2018 году.

Результаты опубликованы в то время, когда правительство Великобритании определяет, разрешать ли методы генного редактирования для производства продуктов питания, после публичных консультаций под руководством DEFRA.

Потенциал для улучшения сельскохозяйственных культур

Профессор Ларс Эстергаард, руководитель группы в Центре Джона Иннеса, заявил: «Наши результаты демонстрируют огромный потенциал генного редактирования для улучшения сельскохозяйственных культур путем перевода фундаментальных биологических открытий в практику». Он добавил, что современные технологии, такие как CRISPR, позволяют обогащать продукты питания и безопасно адаптировать культуры к новым условиям, что важно в условиях климатического кризиса.

Фокус на глюкозинолатах

Исследование было сосредоточено на глюкозинолатах — серосодержащих органических соединениях, которые придают характерный вкус крестоцветным овощам (брокколи, капуста, кейл) и ассоциируются с пользой для здоровья. Они могут обладать противораковым действием, улучшать контроль уровня глюкозы в крови и снижать риск сердечно-сосудистых заболеваний.

Редактирование гена-регулятора

Предыдущие работы показали, что биосинтез глюкозинолатов у растений семейства Brassicaceae регулируется геном MYB28, но это не было проверено в полевых условиях на сельскохозяйственных культурах.

В данном исследовании ученые использовали технологию CRISPR-Cas9, чтобы «выключить» (нокаутировать) ген MYB28 у Brassica oleracea (вида, включающего брокколи). Это сложная задача из-за множественных копий многих генов у растений этого рода.

Результаты полевых испытаний

Отредактированные растения выращивали в полевых условиях в соответствии с директивой ЕС 2001/18 о ГМО. Генетический и метаболомный анализ показал, что нокаут гена MYB28 привел к:

• Снижению активности генов биосинтеза глюкозинолатов.
• Уменьшению накопления глюкозинолатов в листьях и соцветиях мутантных растений брокколи.

Это впервые подтвердило, что MYB28 в B. oleracea регулирует уровень глюкозинолатов в полевых условиях, что согласуется с более ранними данными, полученными на модельных растениях в теплицах.

Выводы и перспективы

Ведущий автор работы доктор Михаэла Никвайе отметила: «Ген MYB28 представляет собой надежную мишень для управления уровнем глюкозинолатов в овощных капустных культурах. Это исследование подчеркивает потенциал генного редактирования для дальнейшего изучения и модификации этих процессов в полевых условиях».