Успехи в исследованиях таро: Новая система сайленсинга генов позволяет быстро проверять их функции

Исследовательская группа создала систему вирус-индуцированного сайленсинга генов (VIGS) для таро, что позволяет быстро проверять функции генов в этой малоизученной культуре. Используя вектор на основе вируса курчавости табака (TRV), исследование открывает путь к значительному прогрессу в селекции таро и использовании его генетических ресурсов, отвечая на растущий спрос на улучшенные сорта для пищевой и промышленной отраслей.

Таро (Colocasia esculenta) — тропическая корнеплодная культура, занимающая пятое место в мире среди корнеплодов и имеющая большое экономическое значение. Она богата питательными веществами и широко используется в пищевой и промышленной переработке. Однако исследования таро были ограничены из-за его длительного цикла роста и отсутствия эффективной системы генетической трансформации.

Растущий интерес потребителей к питательным и полезным свойствам культуры повысил спрос на новые сорта. Стабильная и эффективная система проверки функции генов критически важна для селекции высококачественных сортов таро. Вирус-индуцированный сайленсинг генов (VIGS) признан перспективным инструментом для этой цели благодаря высокой эффективности, низкой стоимости и быстроте получения результатов.

Исследование, опубликованное в журнале Tropical Plants 11 сентября 2024 года, способствует использованию генетических ресурсов и помогает в селекции сортов таро, отвечающих меняющимся потребностям рынка.

В работе использовался метод VIGS с вектором на основе TRV для изучения функции генов в таро. Ген CePDS был выбран в качестве индикатора для проверки процесса сайленсинга с помощью инъекции в лист бактериального раствора с концентрацией OD₆₀₀ = 0,6.

Через 20 дней на листьях появилось фотообесцвечивание, а ещё через 10 дней почти весь лист побелел, что указывало на успешный сайленсинг гена у 12,23% растений. RT-PCR подтвердил, что фенотипические изменения были вызваны сайленсингом CePDS: уровень его экспрессии снизился до 59,34%–77,18% по сравнению с контролем, а содержание хлорофилла упало на 37,80%–56,11%.

Дальнейшая оптимизация системы VIGS путём увеличения концентрации бактериального раствора до OD₆₀₀=1,0 повысила частоту сайленсинга до 27,77%, хотя значительной разницы между методом инъекции в лист и вакуумной инфильтрацией клубнелуковицы обнаружено не было.

Надёжность системы проверили, заглушив ген CeTCP14, который, как было установлено ранее, активируется на ранней стадии расширения клубнелуковицы. Сайленсинг CeTCP14 привёл к снижению экспрессии гена на 36,66%–56,06% и значительному уменьшению содержания крахмала, которое составило 70,88%–80,61% от контрольного уровня.

Эти результаты позволяют предположить, что CeTCP14 играет роль в накоплении крахмала в клубнелуковицах таро, что закладывает основу для будущих исследований взаимодействия генов, регулирующих биосинтез крахмала.

По словам старшего исследователя, доктора Хуан Инцзиня: «Эта вновь созданная система VIGS даёт нам возможность эффективно заглушать определённые гены в таро. Это значительный шаг вперёд в функциональной геномике таро, который может ускорить разработку улучшенных сортов, принося пользу как фермерам, так и потребителям».

Разработка надёжной системы VIGS для таро знаменует собой переломный момент в области молекулярной биологии растений. Эта система позволяет быстро и эффективно проверять функции генов, заполняя давний пробел в исследованиях таро.

При дальнейшем совершенствовании эта технология может открыть новые возможности для селекции таро, обеспечивая процветание этой культуры в мировом сельском хозяйстве и удовлетворение растущих потребностей потребителей.