Биологи Томского государственного университета совместно с коллегами из ИЦиГ СО РАН и Института физиологии РАН исследуют способы повышения стрессоустойчивости растений к климатическим изменениям, в частности, к засухе и засолению почв. Они разработали технологию геномного редактирования, способную модифицировать агробактерии и с их помощью обеспечивать растениям новые свойства. Об этом сообщает пресс-служба ТГУ. Исследования проводятся при поддержке федеральной программы «Приоритет 2030».
«Современное сельское хозяйство сталкивается с падением урожайности культур из-за многочисленных неблагоприятных факторов среды. Нехватка воды, ведущая к засухе и засолению почв, становится проблемой мирового масштаба, — рассказала Марина Ефимова, научный сотрудник кафедры физиологии растений, биотехнологии и биоинформатики Биологического института ТГУ. — Раньше устойчивость растений повышали методами селекции, но это долгосрочный процесс, который, как и классическая генная инженерия, уступает в эффективности геномному редактированию».
Сегодня появилась возможность модифицировать гены растений, улучшать их свойства методами генной инженерии и геномного редактирования. Ученые ТГУ исследуют ключевые регуляторные гены, определяющие толерантность растений к засухе, засолению и повреждающим температурам. Для этого они используют систему редактирования CRISPR/Cas9.
Специалисты объясняют этот процесс так: «Это инновационная технология функциональной геномики, позволяющая целенаправленно вносить изменения (нокаутные мутации) в выбранные гены-мишени и выявлять важные гены-кандидаты для повышения устойчивости и урожайности растений».
По словам биологов, такие манипуляции не вредят растениям и сохраняют их пищевую и экологическую безопасность. «Сами бактерии не изменяют хозяйственно-ценные признаки растения, но, проникая в растения через пыльцевую трубку, передают последовательность ДНК, которая вносит мутацию в выбранный исследователем растительный ген. Семена, которые созревают после «погружения», уже отличаются от родительского растения. Так можно управлять генами, задействованными в проявлении ответных реакций растений на различные стрессовые воздействия или для изменения любых других свойств».
Подопытным растением является Arabidopsis thaliana — классический модельный объект для исследований, так называемая «растительная дрозофила», геном которой полностью секвенирован и проанализирован. «Измененную генетическую информацию несут в себе трансформированные агробактерии, которые являются носителем редактированной последовательности генов. Их доставка в растения осуществляется путем погружения цветочных побегов (floral dip) в суспензию», — сказано в сообщении пресс-службы.
Разработанный метод геномного редактирования не требует дополнительного оборудования. Ранее подобные исследования проводились на рисе, пшенице и томатах и были единичными. Сейчас ученые ТГУ планируют провести испытания на растениях рапса и льна и смогут представить результаты через полтора года.
Фото на странице: master1305 / Фотобанк Freepik
