Учёные впервые успешно отредактировали ДНК овса для создания устойчивых к климату культур
Впервые учёным удалось отредактировать ДНК овса. Этот прорыв может ускорить создание сортов с повышенным содержанием клетчатки, более высокой урожайностью и большей устойчивостью к изменению климата.
Овёс — ключевая культура для питания людей и корма животных. Это важный сельскохозяйственный продукт в Канаде, вносящий вклад в глобальный рынок стоимостью $8 млрд. Канадский урожай овса оценивается примерно в $900 млн. Однако короткий вегетационный период и непредсказуемые поздние заморозки создают серьёзные проблемы для фермеров.
В исследовании, опубликованном в Plant Biotechnology Journal, учёные из Университета Макгилла описывают, как они впервые применили технологию редактирования генов CRISPR-Cas9 на овсе. Этот инструмент работает как генетические ножницы. Метод, предполагающий «вырезание» и изменение частей генов для точной модификации, может привести к более быстрым и эффективным улучшениям овса по сравнению с традиционной селекцией и помочь фермерам справляться с климатическими проблемами.
Ранее технология не применялась к овсу из-за сложного генома культуры и недостаточной эффективности ранних методов редактирования.
«Используя CRISPR-Cas9, мы смогли внести очень специфические генетические изменения в овёс, на которые традиционно ушли бы годы при обычной селекции», — заявил руководитель исследования, профессор кафедры наук о растениях Джасвиндер Сингх.
«Наш метод не только ускоряет процесс селекции, но и позволяет избежать внедрения чужеродной ДНК в растения, делая их безопаснее и более приемлемыми для потребителей».
Более быстрая и точная селекция
Исследователи сосредоточились на генах, связанных с ключевыми признаками овса: развитием метёлки (расположение колосьев), сроком созревания растения и содержанием бета-глюкана, известного своими полезными для здоровья свойствами. Команда использовала метод биолистической доставки (генная пушка) для введения компонентов CRISPR-Cas9 в клетки овса. Это привело к изменениям растений, которые могут иметь значительную практическую пользу.
Среди самых интересных результатов — создание нового вегетативного фенотипа: растения росли иначе, с потенциалом для получения более высоких урожаев фуража (корма для животных).
Учёные также идентифицировали растения овса с изменёнными сроками цветения, что предполагает возможность выведения сортов, созревающих раньше или позже, в зависимости от потребностей фермера и местного климата.
«Этот прорыв невероятно важен для адаптации к климату, — сказал аспирант и ведущий автор статьи Мехтаб Сингх. — Разрабатывая овёс, который созревает раньше или может выдерживать более холодные условия, мы помогаем фермерам в регионах с коротким вегетационным периодом или непредсказуемыми погодными условиями выращивать более надёжные и устойчивые культуры».
По словам исследователей, более скороспелый овёс в будущем может помочь сократить потребность в химикатах, используемых для ускорения сбора урожая, решая проблемы, связанные с остатками пестицидов и воздействием на окружающую среду.
Далее учёные планируют изучить другие признаки, такие как устойчивость к болезням и стрессоустойчивость, а также испытать отредактированный овёс в полевых условиях.