Прорыв в селекции растений: прививка и мобильный CRISPR для редактирования генома
Учёные из Института молекулярной физиологии растений Общества Макса Планка представили новый метод редактирования генома растений, сочетающий прививку с «мобильной» версией системы CRISPR/Cas9 («генетических ножниц»). Исследование, опубликованное в Nature Biotechnology, может упростить и ускорить создание новых, генетически стабильных коммерческих сортов сельскохозяйственных культур.
Неизменённый побег прививается на корни, содержащие мобильный CRISPR/Cas9. Система перемещается из корня в побег, где редактирует ДНК растения, но не оставляет следов в следующем поколении. Этот прорыв экономит время и средства, обходя текущие ограничения в селекции растений.
РНК как носитель CRISPR
Коммерческие сорта должны быть генетически стабильными и не содержать последовательностей CRISPR/Cas9. Обычно этого добиваются многопоколенным скрещиванием или трудоёмкой регенерацией. Группа доктора Фридриха Краглера изучает транспортные последовательности, позволяющие РНК перемещаться из корней в побеги. Они идентифицировали tRNA-подобные последовательности (TLS), которые служат сигналами для дальнего транспорта РНК в растениях.
Прорыв стал возможен при комбинации этого открытия с CRISPR/Cas9. Добавление TLS к последовательностям CRISPR/Cas9 позволяет растениям производить «мобильные» версии CRISPR/Cas9 РНК. Свободный от трансгенов неизменённый побег прививается на корни растений, содержащих эту мобильную РНК. Она перемещается в побег и далее в цветки, производящие семена.
«Волшебство происходит в цветках, — объясняет доктор Краглер. — CRISPR/Cas9 РНК попадает туда и преобразуется в соответствующий белок — сами «генетические ножницы». Он редактирует ДНК растения в цветках. Но сама система CRISPR/Cas9 не интегрируется в ДНК. Таким образом, семена, развивающиеся из этих цветков, несут только желаемое редактирование. В следующем поколении растений нет следов системы CRISPR/Cas9, и это работает с удивительно высокой эффективностью».
Система редактирования для многих культур
Новая система также работает при межвидовой комбинации. Учёные прививали побеги коммерчески значимого растения — рапса — на корни модельного растения Arabidopsis (резуховидки Таля), производящие мобильный CRISPR/Cas9. В результате были получены отредактированные растения рапса.
«Наша новая система редактирования генов может быть эффективно использована для многих программ селекции и сельскохозяйственных растений. Это включает многие важные виды, которые трудно или невозможно модифицировать существующими методами», — заключил доктор Краглер.