Редактирование хромосом растений с помощью молекулярных ножниц
Исследовательские группы профессора Хольгера Пухты из Технологического института Карлсруэ (KIT) и профессора Андреаса Хоубена из Института генетики растений и исследований культурных растений Общества Лейбница (IPK) впервые использовали технологию CRISPR/Cas не только для замены отдельных генов, но и для рекомбинации целых хромосом. Это позволяет комбинировать желаемые свойства у сельскохозяйственных культур. Работа на модельном растении резуховидке Таля (Arabidopsis thaliana) опубликована в Nature Plants.
Профессор Хольгер Пухта, пионер редактирования генома, использует молекулярные ножницы для целенаправленного изменения ДНК (дезоксирибонуклеиновой кислоты) в растениях. Технология CRISPR/Cas (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats и фермент Cas) позволяет легко удалять, вставлять или заменять гены. Растения, полученные с помощью редактирования генома, не содержат чужеродной ДНК и не приравниваются к классическим генетически модифицированным организмам.
Первый обмен плечами между хромосомами
В рамках проекта CRISBREED, поддержанного грантом Advanced Grant Европейского исследовательского совета (ERC) в размере 2,5 млн евро, учёные достигли решающего прогресса. С помощью белка Cas9 из бактерии Staphylococcus aureus они впервые обменяли плечи между хромосомами резуховидки Таля.
«До сих пор CRISPR/Cas позволял модифицировать только отдельные гены. Теперь мы можем модифицировать и рекомбинировать целые хромосомы», — объясняет Хольгер Пухта. Эти новые хромосомы являются наследуемыми.
Преимущества для растениеводства
Результаты открывают большие перспективы для селекции. Часто гены, отвечающие за положительные и отрицательные свойства, расположены очень близко на одной хромосоме и передаются вместе, что затрудняет их разделение при скрещивании. Обмен плечами между хромосомами теперь позволяет их разделить.
«У нас появилась возможность целенаправленно контролировать модификацию хромосом и усиливать или ослаблять связи между свойствами, — говорит Пухта. — Это контролируемое перестроение генома совершит революцию в будущем растениеводстве».