Трансген-фри редактирование генома у тополей: шаг к устойчивому лесному хозяйству

Учёные из Центра системной биологии растений VIB-Университета Гента и Университетского колледжа VIVES разработали новый метод генетического улучшения тополей без внедрения чужеродной ДНК в их геном. Это достижение может открыть путь к более быстрому и широко принимаемому использованию генетически отредактированных деревьев в лесном хозяйстве и биоэкономике. Работа опубликована в New Phytologist.

Инструменты редактирования генов, такие как CRISPR, революционизируют науку о растениях, позволяя проводить точные и целенаправленные улучшения их свойств, например, качества древесины, устойчивости к болезням или засухе. Однако часто «машинерия» редактирования генов постоянно интегрируется в ДНК растения, что создаёт регуляторные препятствия для их использования.

У однолетних культур, таких как кукуруза или рис, эту проблему часто решают скрещиванием растений для удаления чужеродной ДНК. Но деревья, такие как тополь, достигают зрелости за годы, что делает этот подход медленным и может привести к потере желаемых признаков. Теперь исследователи под руководством профессора Ваута Бурьяна (VIB-Университет Гента) разработали новый метод, который предотвращает эту проблему.

Временный визит CRISPR

Вместо интеграции системы CRISPR в геном растения исследователи использовали технику транзиентной трансформации. С помощью Agrobacterium tumefaciens — бактерии, часто используемой в биотехнологии растений, — они вводили молекулы CRISPR в клетки тополя, где те временно выполняли генетические правки, не становясь частью ДНК дерева.

«Ключевое новшество в том, что инструмент редактирования генов выполняет свою работу, а затем исчезает, не оставляя генетического следа», — говорит профессор Бурьян.

Чтобы убедиться, что не осталось следов CRISPR, команда использовала передовую технику лонгридного полногеномного секвенирования, которое сканирует весь геном на наличие даже мельчайших фрагментов чужеродной ДНК.

Почти половина регенерированных побегов тополя оказалась полностью свободной от чужеродной ДНК, сообщает первый автор исследования д-р Леннарт Хунгенаерт (VIB-Университет Гента). «Это крайне важно, поскольку приближает эти генетически отредактированные деревья к статусу растений, выведенных традиционным способом, согласно предстоящим европейским нормативным актам».

«Этот метод предлагает чёткий и практичный путь к созданию более устойчивых, климатически резистентных и легче регулируемых деревьев, — говорит профессор Бурьян. — Он может ускорить внедрение генетически улучшенных деревьев с пользой как для окружающей среды, так и для биоэкономики».