Ученые Института цитологии и генетики СО РАН разработали новый способ для ускорения колошения мягкой пшеницы с помощью редактирования генома. Исследователи целенаправленно внесли мутации в определенные гены растения для более быстрого созревания и сокращения времени на выведение новых сортов, следует из патента, с которым ознакомился ТАСС.
Как отмечают ученые, оптимизация сроков колошения — это важная задача в селекции пшеницы, поскольку это влияет на ее продуктивность и адаптивность. Выведение новых сортов с помощью традиционной селекции было достаточно длительным, позже начали применять молекулярно ориентированную селекцию (МОС), которая позволяет создавать сорта, опираясь на уже существующее генетическое разнообразие. Применение метода «молекулярных ножниц» (CRISPR/Cas9), открытого в начале XXI века, позволяет ученым создавать принципиально новые мутации. В ИЦИГ СО РАН разработали новый способ для ускорения созревания мягкой пшеницы, основанный на CRISPR/Cas9.
«Благодаря высокой эффективности и воспроизводимости, разработанный способ является мощным инструментом, существенно ускоряющим выведение сортов пшеницы с ранним колошением, что придает ему значительную практическую ценность для селекционной работы», — говорится в документе.
Ученые вывели зародыши пшеницы из незрелых семян, собранных на 14-16-й день после цветения. Чтобы обезопасить материал от микробов, семена обработали растворами этанола и отбеливателя и несколько раз промыли стерильной водой. После этого зародыши поместили на питательную среду в чашки Петри. Так исследователи получили специальные эмбриогенные каллусы, которые представляют собой особую растительную ткань. Затем с помощью в клетки этой ткани доставили генетический материал для редактирования ДНК. Для этого ученые нанесли на микрочастицы золота белок Cas9 («молекулярные ножницы» для разрезания ДНК) и два РНК проводника, которые направляют белок к нужным участкам генов.
Затем ученые несколько раз меняли питательные среды с разной температурой и освещением. С появлением зеленых проростков исследователи пересадили их на укореняющую среду, а сформировавшиеся жизнеспособные растения — в почву. Для того чтобы проверить результаты эксперимента, биологи проанализировали ДНК полученных растений методами ПЦР и секвенирования, чтобы убедиться, что в генах появились необходимые изменения, ускоряющие колошение. Растения с мутациями ученые размножили методом самоопыления, что позволило закрепить признак ускоренного колошения в следующих поколениях. Сотрудники ИЦИГ СО РАН проверили эффект от нового метода в теплице и полевых условиях и выяснили, что внесенные мутации на 4-5 дней раньше по сравнению с контрольными растениями пшеницы сорта Велют.