Генное редактирование растений: как создать новые сорта без разрушения клеток

Растительная клетка — настоящая крепость. Её стены из целлюлозы надёжно защищают внутреннее содержимое, в том числе и драгоценную ДНК. Для генного инженера это головная боль: чтобы что-то изменить, нужно либо пробить стену, либо обстрелять её микроскопическими золотыми пулями из «генной пушки». Но многие ценные культуры упрямо сопротивляются таким варварским методам. Учёные из Syngenta нашли хитрый обходной путь, который в корне меняет правила игры.

Как пишет Science Magazine, они использовали природный феномен под названием гаплоидная индукция. Звучит сложно, а суть проста: пыльца оплодотворяет яйцеклетку, но… обманывает её, не передавая своих генов. В результате рождается растение с одним, материнским, набором хромосом. Природа сама создала для нас инструмент упрощения генома.

И вот где гениальная мысль: этот механизм можно использовать как самого изощрённого «троянского коня» для доставки редактора генов. Ведь что, если «пустой» пыльцевой груз — вовсе не пустой?

Эксперимент провели на кукурузе. Взяли сорт, податливый для CRISPR и склонный к гаплоидной индукции. В его клетки загрузили гидовую РНК и фермент Cas9, нацеленные на гены, отвечающие за размер зерна. По сути, создали фабрику по производству умной пыльцы.

Затем этой пыльцой опылили другие сорта, которые обычно CRISPR не поддаются. И редактор генома, спрятанный в пыльцевом зерне, спокойно проник в яйцеклетку и сделал свою работу. Не пробивая стен, не калеча клетку. Изящно и эффективно.

Получается, CRISPR-пыльца одного сорта может стать универсальным ключом для редактирования десятков других сортов кукурузы и даже пшеницы. В Syngenta уже испытали похожую систему на резуховидке — родственнице капусты и брокколи. Потенциал колоссальный.

Авторы надеются, что в ближайшем будущем эта технология позволит быстро и дёшево создавать новые сорта, адаптированные к изменчивому климату. Не правда ли, будущее сельского хозяйства может зависеть от того, насколько хорошо мы научимся договариваться с пыльцой?

Кстати, это не единственный нестандартный подход. Исследователи из MIT предлагают свой вариант: они используют наночастицы, чтобы доставить редактор прямо в хлоропласты — энергетические станции растения. Цель та же: создание сортов, устойчивых к засухе и болезням. Гонка за урожай будущего идёт полным ходом, и методы становятся всё изобретательнее.