Alexander Vitkovski (alev_biz) wrote,
Alexander Vitkovski
alev_biz

Технология CRISPR впервые изменила окраску цветков растений

Чтобы изменить окраску цветка, селекционерам потребуется немало времени для скрещивания, искусственного отбора или гибридизации растений. Генетикам в этом смысле проще, ведь у них есть революционный инструмент для редактирования генов CRISPR/Cas9. Именно эта технология помогла японским исследователям впервые изменить цвет цветков декоративного растения. Причём не на один тон или ближайший оттенок, а кардинально.



Технология CRISPR впервые изменила окраску цветков растений
Как правило, цветы асагао имеют синие или фиолетовые оттенки. Однако выключение всего лишь одного гена превратило их в абсолютно белые.

Команда из Цукубского университета для работы выбрала растение под названием ипомея (Ipomoea nil, также известно как асагао). Эти вьюнковые в Японии пользуются большой популярностью: в местных садах их можно встретить очень часто.

Вид, с которым экспериментировали учёные, является модельным растением, которое активно изучается в рамках Японского национального проекта BioResource (Japanese National BioResource Project). В ходе предыдущих работ исследователи расшифровали геном ипомеи и придумали наиболее оптимальные методы редактирования ДНК.

Поясним, что, как правило, цветы асагао имеют синие или фиолетовые оттенки. Однако выключение всего лишь одного гена превратило их в абсолютно белые. Этот ген, который блокировали генетики, называется DFR-B (дигидрофлавонол-4-редуктаза-B). Он кодирует фермент биосинтеза антоциана – органического соединения, которое отвечает за цвет стеблей, листьев и цветков растения (антоциан обеспечивает красную, фиолетовую и синюю окраску).

Основная сложность заключалась в том, что рядом с DFR-B располагаются два других родственных гена – DFR-A и DRF-C. Специалисты должны были провести ювелирную работу – выключить нужный ген, не затронув другие. Инструмент CRISPR/Cas9 был выбран как раз из-за его точности.

Напомним, что фермент Cas9 режет нити ДНК в заданном месте, позволяя удалять или добавлять части ДНК. Учёные выбрали последовательность, которая содержит активный центр фермента, продуцируемого геном DFR-B. Разрушение этой последовательности должно деактивировать фермент, что приведёт к отсутствию цветного пигмента антоцианина.

Система CRISPR – это основной защитный механизм бактерий (она помогает микроорганизмам вырабатывать иммунитет под постоянным натиском вирусов в их среде). Учёные использовали возможности переноса ДНК бактерии Rhizobium (они колонизируют клетки корня растения).

Как и ожидалось, ген DFR-B удалось успешно отключить, и в результате 75% растений, которые использовались в эксперименте, дали белые цветки и зелёные стебли. Тем временем растения, не подвергишиеся трансформациям и с активным ферментом, имели фиолетовые стебли и цветки.

Изменения в трансгенных растениях становились заметными очень рано – уже в процессе выращивания культуры тканей (это способ искусственного вегетативного размножения растений). Ряд последующих анализов подтвердил, что у этих растений последовательности ДНК, ставшие мишенями для CRISPR/Cas9, действительно изменились. Специалисты наблюдали либо фрагменты новой ДНК на месте искомой, либо делецию (хромосомные перестройки, при которых происходит потеря участка) в обеих копиях гена DFR-B.

В родственных генах DFR-A и DFR-C никаких мутаций не обнаружилось, что в очередной раз подтверждает точность инструмента CRISPR/Cas9, добавляют авторы.

Однако на этом их работа не закончилась: команда также исследовала наследственные мутации, изучив следующее поколение растений. Они выглядели точно так же, как и их «родители». Любопытно, что среди следующего поколения некоторые растения вообще не имели никаких признаков встроенной ДНК (что, кстати, уже не позволяет назвать их трансгенными или ГМ-организмами).

Авторы уверены, что их работа значительно облегчит будущие исследования возможностей технологии CRISPR/Cas9, а также будет полезна для селекционеров и специалистов, занимающихся «улучшением» растений. В этой сфере, кстати, есть и другие успехи: например, ранее редактирование генов заставило работать скрытый потенциал томатов.

Научная статья японских учёных опубликована в издании Scientific Reports.

К слову, технология CRISPR успешно применяется и для модификации животных. К примеру, она помогла создать антисоциальных муравьёв-мутантов, коров, которым не страшен туберкулёз, а также комаров, которые перестали переносить малярию.

Автор: Юлия Воробьёва

Ссылка на источник

Tags: биология, ботаника, генетика, генная инженерия, исследования
Subscribe

Posts from This Journal “генная инженерия” Tag

Buy for 30 tokens
Да, я вляпался в новую стройку, но сперва мы демонтировали всё, что вы видите на этой фотографии. Нужно конечно понимать, что когда мы это строили, знали что уже совсем скоро все это снесем. Если кто забыл, то это проект большого черного дома. Дом мы закончили несколько лет назад, но…
  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

  • 1 comment