Вчені за допомогою редагування генома зробили ячмінь стійким до передчасного проростання
Очікується, що зміна клімату матиме великий вплив на врожайність і продовольчу безпеку в найближчі десятиліття, оскільки фермери борються з підвищенням температури і все більш ненормальними умовами.
Дослідження було опубліковано в журналі "Біотехнологія рослин".
Вчені, які працюють над вирішенням цієї проблеми, продовжують демонструвати, яку роль можуть відігравати інструменти редагування генів, такі як CRISPR, і група в Японії тепер використовувала цю технологію для отримання мутантного виду ячменю, який дозволяє уникнути передчасного проростання.
Як одна з найбільш широко вирощуваних культур у світі, ячмінь використовується у всьому: від хліба, круп, кормів для тварин і, звичайно ж, в якості джерела солоду для алкогольних напоїв, включаючи пиво і віскі. Однак одна проблема, з якою часто стикаються фермери, які вирощують ячмінь, відома як проростання перед збиранням врожаю, коли висока вологість через несподіваний дощ перед збиранням врожаю викликає передчасне проростання, значно знецінюючи зерно.
Звичайний пророслий ячмінь зліва і генно-відредагований ячмінь із затримкою проростання справа
Попередні дослідження показали, як генну інженерію можна використовувати для продовження періоду спокою зерен, щоб запобігти цьому, але це може негативно вплинути на їх використання у виробництві солоду в майбутньому. Вчені працювали над вирішенням цієї дилеми протягом багатьох років, і за допомогою інструменту редагування генів CRISPR команда Університету Окояма вважає, що вони знайшли рішення.
«Ми усвідомили необхідність стратегічного управління посівами, щоб витримати наслідки постійної зміни клімату",-говорить д-р Хіроші Хісано, який очолював дослідження. "Оскільки наша спільна дослідницька група вже накопичила досвід у точному редагуванні генома ячменю, ми вирішили піти з тим же самим спочатку. Крім того, в попередніх дослідженнях були виявлені певні гени спокою зерна і насіння ячменю, які називаються qsd1 і qsd2. Отже, наш образ дій був досить ясним".
Вчені використовували в якості відправної точки вид ячменю, відомий як Golden Promise, і використовували CRISPR для створення генно-інженерних версій з мутантами одного або обох цих генів спокою. Всі ці мутанти демонстрували накопичення так званої абсцизової кислоти-характеристики, пов'язаної з затримкою проростання, але аналіз команди показав, що мав місце ряд інших факторів. Проростанню може сприяти обробка мутантів, наприклад, перекисом водню, як це могло б відбуватися при впливі низьких температур. Мутанти Qsd1 демонстрували часткове зниження спокою зерна, в той час як мутанти qsd2 могли проростати в темряві, але не на світлі.
«Ми могли успішно виробляти мутантний ячмінь, стійкий до попереднього проростання, використовуючи технологію CRISPR / Cas9", - говорить Хісано. - Крім того, наше дослідження не тільки прояснило роль qsd1 і qsd2 в проростанні або спокої зерна, але і має також встановив, що qsd2 відіграє більш важливу роль ».
Це дослідження знаменує собою важливий крок вперед у зусиллях по налаштуванню найбільш широко використовуваних культур у світі, щоб краще справлятися з наслідками зміни клімату - області досліджень, в якій останнім часом ми помітили деякі багатообіцяючі досягнення. Це включає в себе редагування РНК картоплі та рису для підвищення врожайності на 50 відсотків, створення сільськогосподарських культур, що вимагають на 25 відсотків менше води , створення брокколі для всіх сезонів і навіть зміна сільськогосподарських культур, щоб вони зберігали більше вуглецю під землею .
Також читайте:
- Ген для найкращого пшеничного тіста знайдений у стародавніх зразках дикої козячої трави
- Дослідники створюють біопластик з шкірки помідорів
- Вчені виявили інсектицидний ефект наночастинок оксиду цинку проти кукурудзяної листяної совки
- Селекціонери створять нові сорти сільськогосподарських культур, стійких до зміни клімату