Ученые использовали генетические ножницы Cas9 для создания устойчивости к вирусам у озимого ячменя

Исследовательская группа под руководством Института Лейбница IPK успешно модифицировала ген в ячмене с помощью генетических ножниц Cas9, создав новые источники устойчивости к важным вирусам для озимого ячменя. Результаты опубликованы в журнале Plant Biotechnology Journal.

Вирусы, такие как вирус желтой мозаики ячменя (BaYMV) и вирус мягкой мозаики ячменя (BaMMV), передаются через почвенные микроорганизмы и могут вызывать потери урожая до 50%. Хотя большинство современных европейских сортов озимого ячменя устойчивы, некоторые штаммы вирусов уже преодолели эту защиту.

В поисках новых источников устойчивости ученые исследовали материал из генбанка IPK. В 2014 году они обнаружили искомое в старых местных сортах и диких родственниках культурного ячменя.

Исследования показали, что ген PDIL5-1, участвующий в формировании 3-мерных структур белков, играет центральную роль в устойчивости растений к вирусам. Это так называемый фактор восприимчивости, который вирусы используют для размножения в тканях растения.

Ключевой вывод: устойчивые образцы из генбанка содержали варианты гена PDIL5-1, которые потеряли свою функцию из-за мутации и больше не могут использоваться вирусом.

Поскольку введение таких вариантов гена в европейские сорта методом скрещивания — трудоемкий и длительный процесс, ученые применили более быстрый подход.

Метод: С помощью генетических ножниц Cas9 они целенаправленно "выключили" ген PDIL5-1 в двух восприимчивых сортах ячменя с помощью таргетного мутагенеза.

Результат: Модифицированные растения показали устойчивость к заражению вирусом BaMMV в испытаниях в теплице. Негативного влияния на рост или урожайность не наблюдалось.

Значение работы: Исследование демонстрирует, как с помощью высокоэффективных и точных биотехнологических инструментов, таких как Cas9, можно использовать материал генбанков для ускоренной селекции.

Ученые предполагают, что модификация генов PDIL может также привести к устойчивости к вирусам и у других видов растений.