Ученые Курчатовского геномного центра — ВНИИСБ запатентовали способ получения растения картофеля посредством геномного редактирования

Научный коллектив Курчатовского геномного центра — ВНИИСБ разработал способ получения растения картофеля с нуклеотидной делецией в кодирующей области гена EDR1 при помощи технологии редактирования генома CRISPR/Cas9. Изобретение поможет в создании новых сортов, устойчивых к патогенам.

Картофель – одна из ведущих сельскохозяйственных культур. Актуальными задачами картофелеводства являются повышение урожайности и переход к возделыванию новых сортов с комплексом технологических свойств, востребованных промышленностью. Традиционные методы селекции позволяют получать сорта картофеля с высокой устойчивостью к болезням и стрессовым факторам. Однако создание сорта с желаемыми признаками – длительный процесс, а полезные гены могут быть получены только от совместимых генотипов. Генетически обусловленная устойчивость позволяет растению самостоятельно противостоять инфекции, что, в свою очередь, позволяет снизить издержки на обработку пестицидами и создать экологически чистый продукт. Одним из сигналов иммунного ответа служит салициловая кислота, синтез которой у картофеля подавлен из-за активности гена EDR1.

Выключение гена EDR1 могло бы повысить уровень синтеза салициловой кислоты и, как следствие, повысить устойчивость картофеля. Однако поиск естественных мутантов, в которых EDR1 нефункционален, – длительный процесс с негарантированным результатом. Химический или физический мутагенез вносят дополнительные мутации в другие гены, которые должны быть сохранены в неизменном виде. В качестве решения ученые Курчатовского геномного центра – ВНИИСБ М.Г. Дивашук, Р.А. Комахин и В.В. Таранов предложили использовать «генетические ножницы», то есть метод геномного CRISPR/Cas9-редактирования, который позволяет точечно внести изменения в последовательность гена EDR1, чтобы нарушить его работу, то есть нокаутировать его.

Получен патент Российской Федерации на изобретение № 2814154 «Способ получения растения картофеля с нуклеотидной делецией в кодирующей области гена EDR1 при помощи технологии редактирования генома растений CRISPR/Cas9». Способ предусматривает получение конструкции pKSE401-sgRNA, содержащей нуклеотидную последовательность РНК-проводника, перенесение этой конструкции в клетки картофеля с помощью бактерии Agrobacterium tumefaciens для внесения мутаций в кодирующую область гена EDR1 и отбор растений-регенерантов с нуклеотидной делецией в кодирующей области гена EDR1.

Разработка способа нокаутирования гена EDR1 посредством геномного редактирования позволит понять механизмы устойчивости картофеля к грибным заболеваниям и абиотическим факторам, а также создать перспективные формы картофеля с высокой адаптивностью к неблагоприятным факторам окружающей среды. 

Работы выполнены по проекту № 075-15-2019-1667 от 31.10.2019 по теме: Создание и развитие центра геномных исследований мирового уровня «Курчатовский геномный центр» (генетические технологии для развития сельского хозяйства, генетические технологии для промышленной микробиологии).

Источник информации и фото: ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт сельскохозяйственной биотехнологии»