Первые линии генетически отредактированной яровой канадской пшеницы имеют устойчивость к засухе, а отредактированные гены связаны с циркадными часами растений пшеницы.
Ученый-исследователь Джон Лори недавно засеял первые участки генно-отредактированной пшеницей в Летбриджском научно-исследовательском центре Минсельхоза Канады (AAFC). Эти линии выращиваются в теплице после успешного размножения в ростовых камерах. Лори воодушевлен тем, к чему в конечном итоге может привести его работа.
«Лучшее, что может получиться из этого, — это повышение устойчивости к засухе. Это самое важное, с чем, возможно, придется столкнуться пшеницы в будущем», — говорит он.
Отредактированные гены связаны с циркадными часами растений. Исследователи в других частях мира обнаружили и выделили ген под названием Ppd-1, который регулирует, как долго растение воспринимает продолжительность дня, что отражается на дате формирования колоска и характеристиках колосков.
Лори и соруководитель проекта Андре Ларош работают примерно с полдюжиной генов циркадных часов, похожих на Ppd-1, в этом исследовании яровой пшеницы.
«Если эти другие часовые гены способны хотя бы частично делать то, что сделал Ppd-1, то они могут оказать огромное влияние на пшеницу во всем мире. Настраивая часы, мы, вероятно, сможем подтолкнуть пшеницу к максимизации ее производительности в условиях стресса», – пояснил он.
Обычно растения пшеницы обладают наибольшей фотосинтетической способностью утром и в полдень. Благодаря редактированию генов канадские ученые хотят создать пшеницу с большей способностью получать и использовать солнечный свет.
Во время Зеленой революции 1960-х годов были обнаружены инновации с использованием мутагенеза, при котором растения можно было подвергать воздействию радиации или различных химикатов для создания генетических вариаций. Затем селекционеры высаживали эти мутировавшие линии и пытались обнаружить полезные мутации.
Этот кропотливый процесс занимал годы, если не десятилетия, чтобы найти улучшенную генетику. Сегодня технология редактирования генов позволяет выполнять ускоренную селекцию.
«При редактировании генов мы точно нацеливаемся на ту последовательность, которую хотим», — говорит Джон Лори.
Его редактирование пшеницы осуществлялось с помощью двойных процессов, известных как Crispr/Cas9 и HI-edit. Это сократило годы традиционной селекции, поскольку единообразная генетика получается в первый раз, что устраняет необходимость брать хорошее растение и скрещивать его с другими гибридами для получения новых линий.
На этапе фенотипирования — наблюдая за характеристиками сельскохозяйственных культур во время селекции — Лори заметил различия во времени цветения, высоте растений и толщине стебля, важные различия.
«Это не значит, что мы создаем совершенно другой тип пшеницы. Мы просто настраиваем контроль над часами растения. Яровая пшеница является гексаплоидом, то есть несет в себе шесть генов — два гена A, B и D. Мы смешиваем и сопоставляем отредактированные гены, пытаясь создать элитные линии. Это похоже на термостат в вашем доме, контролирующий температуру. Вы можете немного приглушить, немного прибавить. Это то, что мы пытались сделать с помощью редактирования генов. Это не значит, что мы должны полностью отключить эти конкретные гены, но у нас действительно есть возможность регулировать эти гены», – объясняет исследователь.
Отредактированные линии высаживаются рядом с контрольным сортом AC Andrew, мягкой белой яровой пшеницей.
Исследование Лори – повод для радости Кристы Зузак, директора по защите растений и производству компании Cereals Canada. По ее мнению, технология редактирования генов и сами отредактированные культуры имеют значительный потенциал роста.
«Это может дать много преимуществ на уровне фермеров с точки зрения производства, борьбы с вредителями или повышения эффективности использования ресурсов. Мы также видим общие выгоды для канадской экономики, когда зерновые культуры защищены от вредителей, особенно микотоксинов, которые могут вызвать проблемы со здоровьем человека», – говорит она, подчеркивая, что данная технология может помочь практически во всех сферах производства зерна.
Недавно были проведены исследования по редактированию генов для устойчивости пшеницы к мучнистой росе и эффективности использования азота.
Источник: agroxxi.ru
