CRISPR допоміг «заново одомашнити» помідори
Генні інженери послідовно вимкнули у дикого предка культурного томата шість генетичних локусів і отримали рослини з цінними комерційними властивостями, які не поступаються сучасним сортам. Наприклад, у порівнянні з модельним сортом черрі Мікро-Том, зміст лікопіну в «заново одомашнених» помідорах зріс на 500 відсотків.
Робота опублікована в Nature Biotechnology.
Щорічно в світі споживається близько ста мільйонів тонн помідорів. Культивований сьогодні томат Solanum lycopersicum пішов від дикого предка Solanum pimpinellifolium, плоди якого були розміром з горошину. В процесі селекції томати придбали безліч корисних властивостей, але при цьому втратили генетичну різноманітність, яка робила їх диких предків стійкими до несприятливих умов. Біоінженери припустили, що спрямоване конструювання потрібних властивостей на базі дикого помідора допоможе отримати сорти, які будуть відрізнятися як розміром і поживними властивостями плодів, так і стресостійкістю.
Бразильські вчені з федерального університету Висоза у співпраці з колегами з США і Німеччини раніше ідентифікували у культурних томатів як мінімум шість генетичних локусів, інактивація яких в результаті випадкових мутацій внесла основний внесок в сільськогосподарську значимість цієї культури. Так, вони показали, що за зростання рослин в висоту відповідає локус SELF-PRUNING (SP), за круглу форму і невеликий розмір плодів - локуси OVATE (O), FASCIATED (FAS) і FRUIT WEIGHT 2.2 (FW2.2), за число плодів відповідає локус MULTIFLORA (MULT), і за зміст в помідорах лікопіну, яким в тому числі обумовлена їх харчова цінність, - локус LYCOPENE BETA CYCLASE (CycB). Лікопін - червоний каротиноїдний пігмент, яким обумовлене забарвлення плодів томатів, - має антиоксидантну дію, використовується як біологічна добавка до їжі, а також в якості барвника.
Щоб отримати з диких помідорів культурні, дослідники за допомогою системи CRISPR-Cas9 послідовно в три стадії «зламали» зазначені локуси. CRISPR-Cas9 ідеально підходить для виключення генів, так як репарація розрізу в ДНК, який вносить білок Cas9, найчастіше призводить до внесення невеликих делеций або інсерцій і зрушенню рамки зчитування гена.
У першому раунді дослідникам вдалося вимкнути локуси SP і OVATE, в результаті чого вони отримали невисокі рослини з овальними плодами. Овальні плоди більше цінуються виробниками, ніж круглі, так як вони міцніші і не розтріскуються, а з невисоких рослин простіше збирати урожай. У другому раунді CRISPR-мутагенезу в отримані рослини внесли мутацію, що вимикають локус MULT, що призвело до значного збільшення кількості квіток на пагоні. Зниження експресії локусу FAS шляхом внесення мутації в ген CLV3 призвело до збільшення розміру плодів на 200 відсотків.
На третьому етапі інженерії томатів вчені зламали в отриманих рослинах ген CycB, продукт якого розщеплює цінний лікопін до менш цінного бета-каротину. Мутація привела до подвоєння в плодах кількості лікопіну. Зміст лікопіну в отриманих плодах перевищив концентрацію лікопіну в плодах комерційного сорту помідорів чері Мікро-Том на 500 відсотків (92 і 510 мкг / кг відповідно). Таким чином, автори роботи в черговий раз продемонстрували, що спрямована інженерія за допомогою CRISPR-Cas9, на відміну від селекції, швидко дозволяє отримувати у рослин бажані якості.
P.S. На нашому сайті Ви можете переглянути перелік сортів, які зареєстровані в Україні. Ми постійно покращуємо інструменти, які дозволяють Вам простіше підібрати сорт та купити його. Ви можете переглянути оголошення щодо продажу насіння або розмістити своє.
Також читайте: