Исследователи внедряют ценные признаки в растения без создания трансгенных растений

Исследователи и компании в сфере сельскохозяйственной биотехнологии смогут использовать новую биологическую разработку Университета Пердью (патент на рассмотрении) для внедрения ценных признаков в растения без интеграции новой ДНК в геном растения.

Традиционные штаммы Agrobacterium доставляют T-ДНК (переносимую ДНК) в растения, включая сельскохозяйственные культуры, и интегрируют её в геном. Это позволяет создать растение, экспрессирующее ценные для производителей и промышленности признаки, например, улучшенную устойчивость к засухе или лучшую питательную ценность. Однако T-ДНК при этом постоянно интегрируется в геном, создавая так называемые "трансгенные" растения, которые могут быть строго регулируемыми или вовсе запрещёнными.

Биологи из Пердью разработали штаммы Agrobacterium, которые доставляют T-ДНК, позволяя модифицировать растения для экспрессии ценных признаков, но при этом не создают трансгенных растений. Это устраняет необходимость в традиционных методах удаления T-ДНК. Штаммы были созданы Стэнтоном Гелвином и исследователем Лан-Ин Ли.

По словам Гелвина, эти мутантные по белку VirD2 штаммы Agrobacterium могут нести T-ДНК, которая доставляет и экспрессирует инструменты для редактирования генома, такие как CRISPR-Cas. Хотя геном растения может быть изменён, трансгенное растение при этом не создаётся.

"T-ДНК, доставленная штаммами Agrobacterium из Пердью, исчезает из ядра растения, потому что в конечном итоге разрушается нуклеазами — естественными ферментами, расщепляющими ДНК, — или 'разбавляется' по мере деления клеток", — пояснил Гелвин.

Традиционный метод удаления интегрированной T-ДНК из трансгенных растений — скрещивание трансгенного растения с нетрансгенным. У этого метода есть недостатки.

"Скрещивание может быть трудоёмким и дорогостоящим, обычно требуя нескольких поколений растений, — сказал Гелвин. — Это неосуществимо для растений с длительным жизненным циклом, таких как многие плодовые или лесные деревья, или для культур, которые обычно размножаются вегетативно, например, картофель, батат и бананы. Наши штаммы Agrobacterium позволяют избежать этих проблем".

Гелвин и Ли успешно использовали свои штаммы для предварительного редактирования генома модельных видов растений. Их модифицированные штаммы Agrobacterium мутировали ген фитоендесатуразы табака (фермент, участвующий в синтезе хлорофилла) с эффективностью 50–80% от уровня мутаций, вызываемых обычными дикими штаммами, но без создания трансгенного растения.

"Существует множество признаков, которые учёные и компании хотели бы внедрить, но наши штаммы, пожалуй, лучше всего подходят для редактирования любого гена, — отметил Гелвин. — Мы с Лан-Ин продолжаем эксперименты, чтобы сделать эти штаммы более удобными для использования в академических лабораториях и промышленных условиях".