Геномное редактирование создало устойчивый к болезням рис

Исследователи из Калифорнийского университета в Дэвисе и международная команда учёных использовали инструмент геномного редактирования CRISPR-Cas для создания устойчивых к болезням растений риса. Результаты опубликованы в журнале Nature 14 июня.

Полевые испытания в Китае показали, что новый сорт риса, созданный путём редактирования недавно обнаруженного гена, обладает высокой урожайностью и устойчивостью к грибку, вызывающему опасное заболевание — пирикуляриоз (рисовую пирикуляриозную пятнистость). Рис — ключевая культура, которой питается половина населения мира.

Готянь Ли, один из ведущих авторов исследования, первоначально обнаружил мутант, известный как "lesion mimic mutant", работая постдоком в лаборатории Памелы Рональд в UC Davis. Рональд — соавтор и заслуженный профессор кафедры фитопатологии и Центра генома.

"Это серьёзный шаг вперёд, что его команда смогла улучшить этот ген, сделав его потенциально полезным для фермеров. Это важно", — сказала Рональд.

Истоки открытия лежат в её лаборатории, где создали и секвенировали 3200 различных линий риса, каждая с уникальными мутациями. Среди них Готянь обнаружил линию с тёмными пятнами на листьях.

"Он выяснил, что этот штамм также устойчив к бактериальной инфекции, но был крайне малорослым и низкоурожайным", — отметила Рональд. "Подобные мутанты находили и раньше, но лишь в нескольких случаях они оказались полезны фермерам из-за низкой урожайности".

Работа с CRISPR

Готянь продолжил исследования, присоединившись к Хуачжунскому сельскохозяйственному университету в Ухане, Китай.

Он использовал CRISPR-Cas9 для изоляции гена, связанного с мутацией, и применил геномное редактирование для воссоздания признака устойчивости. В итоге была выявлена линия с хорошей урожайностью и устойчивостью к трём разным патогенам, включая грибок, вызывающий пирикуляриоз.

В небольших полевых испытаниях на сильно заражённых участках новые растения риса дали в пять раз больше урожая, чем контрольные растения, повреждённые грибком.

"Пирикуляриоз — самое серьёзное заболевание растений в мире, потому что оно поражает рис практически во всех регионах выращивания, а также потому, что рис — это огромная культура", — сказала Рональд.

Будущее применение

Исследователи надеются воссоздать эту мутацию в широко возделываемых сортах риса. Пока они оптимизировали этот ген только в модельном сорте Kitaake, который не выращивается массово. Они также планируют воздействовать на тот же ген в пшенице, чтобы создать устойчивые к болезням сорта.

"Множество таких мутантов было обнаружено и отложено в сторону из-за низкой урожайности. Мы надеемся, что люди смогут пересмотреть некоторые из них и попробовать отредактировать, чтобы найти хороший баланс между устойчивостью и высокой урожайностью", — заключила Рональд.