Idealna roślina uprawna jest smaczna i plenna, a także odporna na choroby i szkodniki. Ale jeśli odpowiadające geny znajdują się daleko od siebie na chromosomie, niektóre z tych pozytywnych cech mogą zostać utracone w procesie selekcji. Aby zapewnić, że wszystkie pozytywne cechy są przekazywane razem, naukowcy z Instytutu Technologii w Karlsruhe (KIT) użyli nożyczek molekularnych CRISPR/Cas do odwrócenia i genetycznej dezaktywacji dziewięciu dziesiątych chromosomów Arabidopsis, donosi Portal Phys.org. Zakodowane w tej części chromosomu cechy stają się „niewidoczne” dla wymiany genetycznej, a zatem mogą być przekazywane dalej w niezmienionej postaci.
Ukierunkowana edycja, wstawianie lub usuwanie geny w roślinach jest to możliwe przy użyciu nożyczek molekularnych CRISPR/Cas. Ta metoda może być stosowana w celu zwiększenia odporności roślin na szkodniki, choroby lub wpływ na środowisko Środa.
„W ostatnich latach po raz pierwszy mogliśmy wykorzystać CRISPR/Cas nie tylko do edycji genów, ale także do zmiany struktury chromosomów” – mówi prof. Holger Puchta, który wraz ze swoim zespołem badał nożyce genów. w Chińskim Instytucie Botanicznym od 30 lat.
Teraz naukowcy byli w stanie zapobiec wymiana genetyczna, który zwykle jest częścią procesu dziedziczenia, ale może zakłócać relacje między cechami. Do tej pory, jeśli cechy roślin miały być przekazywane razem, geny tych cech musiały znajdować się blisko siebie na tym samym chromosomie. Jeśli takie geny są dalej od siebie oddalone, zwykle rozdzielają się podczas dziedziczenia, więc użyteczna cecha może zostać utracona w procesie selekcji.
W swoich badaniach naukowcy poszli za przykładem natury. „Inwersje — rodzaj genetycznej niewidzialności — często występują również na mniejszą skalę w dzikich i uprawnych roślinach. Wyciągnęliśmy wnioski z natury, zastosowaliśmy i poszerzyliśmy naszą wiedzę naturalny proces”, mówi Puchta.
We współpracy z prof. Andreasem Hubenem z Instytutu Genetyki Roślin i Badań Roślin Uprawnych. Leibniz (IPK) Puchta i jego zespół odwrócili dziewięć dziesiątych chromosomów w organizmie modelowym, Arabidopsis thaliana. Dopiero na końcach chromosomów geny zachowały swoją pierwotną sekwencję. „Dzięki tym fragmentom chromosom może zostać przekazany następnemu pokoleniu, tak jak inne chromosomy, a nie całkowicie utracony” – mówi Puchta.
Dla efektywnej uprawy roślin rolniczych ważne jest, aby w jednej roślinie połączyć jak najwięcej korzystnych cech. „Oczywiście hodowcy roślin chcą, aby ich produkty były smaczne, zawierały jak najwięcej witamin, a także były odporne na choroby. Dzięki naszej metodzie możemy to uprościć w przyszłości”, mówi Puchta.