Дослідники використовують ножиці з геном Cas9, щоб встановити стійкість озимого ячменю до нових вірусів
Редагування геному покладає великі надії на покращення сільськогосподарських культур у зв'язку з проблемами, пов'язаними зі зміною клімату, а також створення стійкості до хвороб і підвищення стійкості сільського господарства.
Дослідницькій групі під керівництвом Інституту Лейбніца IPK вдалося змінити ген ячменю за допомогою ножиць для гена Cas9, зробивши нові стійкості до важливих вірусів для озимого ячменю. Результати були опубліковані у відомому журналі Plant Biotechnology Journal.
Типові жовті мозаїки на листі рослини ячменю, зараженого вірусом BaMMV, у теплиці (ліворуч) у прямому порівнянні зі здоровою рослиною (праворуч). Надано: IPK Інститут Лейбниця.
Подібно до грибків і комах, віруси є серйозними патогенами сільськогосподарських культур. У разі зернових все більшого значення набувають віруси, які передаються рослинам через мікроорганізми у ґрунті. Для ячменю це переважно вірус жовтої мозаїки ячменю (BaYMV) і вірус легкої мозаїки ячменю (BaMMV). Обидва передаються молодим сходам озимого ячменю восени і можуть призвести до втрати врожаю до 50 відсотків.
Селекція резистентності відіграє важливу роль у боротьбі з цими патогенами. Хоча майже всі сучасні європейські сорти озимого ячменю є стійкими до цих вірусів, деякі штами вірусів вже подолали цю широко поширену стійкість за рахунок генетичної адаптації. Широкий прорив природного захисту лише питання часу. Враховуючи трудомісткість селекційних заходів, виникає гостра необхідність виявлення нових джерел резистентності та розгортання їх у селекції у прискореному порядку.
У пошуках нових опорів група дослідників під керівництвом Інституту Лейбніца IPK провела скринінг матеріалу з банку генів Інституту. У 2014 році вони знайшли те, що шукали, у старомісних сортах та диких родичах культурного ячменю.
"Ці дослідження показали, що ген PDIL5-1, що бере участь у формуванні тривимірних білкових структур, також відіграє центральну роль у стійкості рослин до вірусів", - пояснює Роберт Хоффі з дослідження "Plant Reproductive Biology". Група.
Це так званий фактор сприйнятливості, який віруси-господарі використовують для розмноження у тканинах рослин.
"Вирішальним відкриттям для нас стало те, що стійкий матеріал банку генів містив варіанти гена PDIL5-1, які втратили свою функцію в результаті мутації і, отже, більше не можуть використовуватися вірусом", - говорить вчений з IPK і перший автор дослідження.
Однак схрещування таких варіантів генів, що опосередковують стійкість, з існуючим селекційним матеріалом європейського ячменю озимого є трудомістким і вимагає багато часу.
"Тому ми використовували генні ножиці Cas9 для відключення гена PDIL5-1 у двох сприйнятливих сортах ячменю шляхом спрямованого мутагенезу, таким чином досягнувши успіху набагато швидше і без будь-яких додаткових генетичних змін у сортах ячменю", - говорить Хоффі. Результати були більш ніж перспективними; «Цільові рослини були стійкими до зараження вірусом мозаїки ячменю (BaMMV) у тепличних випробуваннях, і не було жодних негативних наслідків для зростання чи врожайності».
"Дослідження показує, як ми можемо використовувати матеріал нашого генного банку для селекції рослин сьогодні за допомогою надзвичайно ефективних і точних біотехнологічних інструментів, таких як генні ножиці Cas9", - коментує д-р Йохен Кумлен, керівник дослідження та глава "Plant Reproductive Reproductive". Біологія». У той же час, нові відкриття відкривають нові перспективи для досліджень. Наприклад, ми припускаємо, що модифікація генів PDIL може призвести до стійкості до вірусів в інших видів рослин.
P.S. На нашому сайті Ви можете переглянути перелік сортів, які зареєстровані в Україні, зокрема і сортів озимого ячменю. Також Ви можете переглянути оголошення щодо їх продажу або розмістити своє.
Також читайте: