Ученые Сколковского института науки и технологий впервые в России успешно применили технологию редактирования генома CRISPR-Cas для пшеницы. В ходе эксперимента был изменен ген термочувствительной мужской стерильности, что привело к появлению растений с необычной структурой колоса и повышенной урожайностью. В некоторых линиях число зерен в одном колоске оказалось вдвое выше обычного. Об этом «Газете.Ru» сообщили в пресс-службе образовательного учреждения.
Работа была направлена на ген TGMS5, который по аналогии с рисом отвечает за термочувствительную мужскую стерильность. Такой механизм важен для селекции, поскольку позволяет контролировать перекрестное опыление растений. Однако из-за сложной генетической структуры пшеницы задача оказалась непростой: культура является гексаплоидом и содержит три генома.
В результате редактирования ученые получили целую коллекцию мутантных линий. Помимо запланированных форм с термочувствительной стерильностью, исследователи обнаружили неожиданный эффект: у части растений изменилась архитектура колоса, что привело к увеличению числа зерен.
«Мы получили удивительную, разнообразную коллекцию мутантов. С одного маленького колоска вместо привычных двух-четырех зерен мы собираем шесть», — рассказала профессор Сколтеха Елена Потокина, руководитель агротехнологического направления Центра био- и медицинских технологий института.
Исследователи подчеркивают, что основной результат работы — не только сами мутантные линии, но и разработка технологии редактирования генома пшеницы, адаптированной к этой сложной сельскохозяйственной культуре. На ее создание научной группе потребовалось около четырех лет.
«Метод CRISPR-Cas известен и удостоен Нобелевской премии, но внедрить его в такие культуры, как пшеница, крайне сложно. Теперь, когда технология отлажена, у нас появляется инструмент для создания нового генетического разнообразия, которого раньше просто не существовало», — отметил один из авторов работы Аджаз Шафи, младший научный сотрудник Центра био- и медицинских технологий Сколтеха.
Важно, что полученные растения не считаются генно-модифицированными в традиционном смысле. При создании линий не использовалась агробактерия, а в последующих поколениях ученые смогут отобрать растения, которые сохранят нужные мутации, но не будут содержать вспомогательных генетических конструкций.
По мнению исследователей, разработка может иметь важное значение для сельского хозяйства в условиях изменения климата. Полученные линии с новой архитектурой колоса могут стать основой для создания сортов пшеницы с более высокой продуктивностью при той же посевной площади.
Сейчас ученые готовятся к следующему этапу эксперимента — выращиванию нового поколения растений при разных температурных режимах, чтобы проверить устойчивость и стабильность полученных признаков.
Ранее российские ученые создали керамику для двигателей, выдерживающую более 2000 °C.
