Создание новой сельскохозяйственной культуры методом геномного редактирования

Исследователи из Бразилии, США и Германии впервые создали новую сельскохозяйственную культуру из дикого растения всего за одно поколение, используя современный метод геномного редактирования CRISPR-Cas9. Результаты опубликованы в Nature Biotechnology.

От дикого томата к новой культуре

В качестве родительского вида учёные выбрали Solanum pimpinellifolium — дикого родственника томата из Южной Америки, предка современного культурного томата. Плоды дикого растения размером с горошину, а урожайность низкая. Однако его плоды более ароматны и содержат больше ликопина (ценного антиоксиданта), чем современные сорта, утратившие часть вкуса и полезных свойств в ходе селекции.

Метод и модификации

С помощью мультиплексного CRISPR-Cas9 исследователи внесли небольшие генетические модификации в шесть ключевых генов, отвечающих за признаки одомашнивания. В результате у потомства появились новые свойства:

  • Размер плода увеличился в 3 раза (до размера черри-томата).
  • Количество плодов на растении выросло в 10 раз.
  • Форма плодов стала более овальной (что снижает риск растрескивания при дожде по сравнению с круглыми плодами).
  • Растения приобрели более компактный рост.
  • Содержание ликопина в новых растениях более чем вдвое выше, чем у дикого предка, и в пять раз выше, чем у обычных черри-томатов.

Значение работы

  • Профессор Йорг Кудла (Университет Мюнстера, Германия): «Это решающее новшество, которого нельзя достичь никаким обычным процессом селекции... С точки зрения здоровья, созданный нами томат, вероятно, имеет дополнительную ценность».
  • Метод позволяет начать процесс одомашнивания заново, сохраняя ценный генетический потенциал и полезные свойства диких растений (например, устойчивость), утраченные современными культурами.
  • Открывается путь для молекулярного de novo одомашнивания — превращения полезных, но не используемых в сельском хозяйстве диких растений в совершенно новые культуры с нужными признаками.

Исследователи работали над проектом около трёх лет. Они использовали CRISPR-Cas9 для создания loss-of-function мутаций (инактивации генов), отбирали подходящие растения-родители и анализировали признаки их потомства.