Редактирование с/х культур
Современные методы геномного редактирования позволяют точечно изменять целевые гены, выключая их или внося изменения в закодированную информацию, что приводит к изменению фенотипических признаков. Несмотря на сложность и полигенность большинства хозяйственно-ценных признаков растений, в ряде случае известны молекулярные механизмы их реализации. Благодаря этому известны гены, работу которых нужно изменить, чтобы повлиять на нужный признак.
Одним из направлений является поиск растительных генов, имеющих ключевое значение для растительно-микробного взаимодействия, и их направленная модификация с помощью технологии геномного редактирования CRISPR/Cas9, с целью создания культурных растений, устойчивых к наиболее актуальным патогенам. Так, вместе с группой биоинженерии растений ФИЦ ФОБ получены растения картофеля с нокаутом по гену фактора инициации трансляции eIF4E. Данные растения являются важной моделью для изучения взаимодействия картофеля с его наиболее актуальным патогеном - вирусом Y.
В рамках рамках гранта Минобрнауки России "Создание высокоэффективной системы для редактирования генома капусты, поиск и использование генетических ресурсов с широким спектром устойчивости к сосудистому бактериозу для Китая и России." совместно с лабораторией индуцированного рекомбиногенеза ВНИИСБ ведётся работа по редактированию генома капусты для повышения её устойчивости к сосудистому бактериозу.
Кроме того, нами ведётся работа по созданию эффективных протоколов редактирования геномов сельскохозяйственных культур, а также применению методов геномного редактирования для получения форм культурных растений с улучшенным комплексом хозяйственно-ценных признаков.
Так, в коллаборации с лабораторией индуцированного рекомбиногенеза ВНИИСБ, были получены растения картофеля с нокаут-мутациями по гену LFY.
Помимо хорошо известных культур, таких как картофель, капуста, рапс, мы работаем с рыжиком посевным (Camelina sativa). Это однолетнее травянистое растение семейства капустных. Его семена содержат до 40% масла, которое традиционно используется человеком в пищу. В середине XX века рыжик, как культурное растение, был повсеместно забыт, вытесненный другими масличными культурами. Однако уже в XXI веке была разработана технология получения из рыжикового масла биотоплива, в частности авиакеросина. Это привело к возобновлению интереса к рыжику как со стороны производителей, так и со стороны селекционеров, пытающихся создать сорта с улучшенными характеристиками. Некоторые из них - устойчивость к гербицидам, оптимизированный состав масла (например, отсутствие эруковой кислоты), устойчивость к патогенам можно решить с помощью геномного редактирования. В настоящий момент в нашей лаборатории разработаны эффективные протоколы трансформации отечественных сортов рыжика.
Публикации:
Lebedeva, M., Komakhin, R., Konovalova, L., Ivanova, L., Taranov, V., Monakhova, Y., ... & Zlobin, N. (2022). Development of potato (Solanum tuberosum L.) plants with StLEAFY knockout. Planta, 256(6), 116.
Zlobin, N. E., Lebedeva, M. V., & Taranov, V. V. (2020). CRISPR/Cas9 genome editing through in planta transformation. Critical reviews in biotechnology, 40(2), 153-168.
Злобин, Н. Е., Лебедева, М. В., Таранов, В. В., Харченко, П. Н., & Бабаков, А. В. (2018). Редактирование генома растений путем направленной замены азотистых оснований. Биотехнология, 34(6), 59-68.
Одним из направлений является поиск растительных генов, имеющих ключевое значение для растительно-микробного взаимодействия, и их направленная модификация с помощью технологии геномного редактирования CRISPR/Cas9, с целью создания культурных растений, устойчивых к наиболее актуальным патогенам. Так, вместе с группой биоинженерии растений ФИЦ ФОБ получены растения картофеля с нокаутом по гену фактора инициации трансляции eIF4E. Данные растения являются важной моделью для изучения взаимодействия картофеля с его наиболее актуальным патогеном - вирусом Y.
В рамках рамках гранта Минобрнауки России "Создание высокоэффективной системы для редактирования генома капусты, поиск и использование генетических ресурсов с широким спектром устойчивости к сосудистому бактериозу для Китая и России." совместно с лабораторией индуцированного рекомбиногенеза ВНИИСБ ведётся работа по редактированию генома капусты для повышения её устойчивости к сосудистому бактериозу.
Кроме того, нами ведётся работа по созданию эффективных протоколов редактирования геномов сельскохозяйственных культур, а также применению методов геномного редактирования для получения форм культурных растений с улучшенным комплексом хозяйственно-ценных признаков.
Так, в коллаборации с лабораторией индуцированного рекомбиногенеза ВНИИСБ, были получены растения картофеля с нокаут-мутациями по гену LFY.
Помимо хорошо известных культур, таких как картофель, капуста, рапс, мы работаем с рыжиком посевным (Camelina sativa). Это однолетнее травянистое растение семейства капустных. Его семена содержат до 40% масла, которое традиционно используется человеком в пищу. В середине XX века рыжик, как культурное растение, был повсеместно забыт, вытесненный другими масличными культурами. Однако уже в XXI веке была разработана технология получения из рыжикового масла биотоплива, в частности авиакеросина. Это привело к возобновлению интереса к рыжику как со стороны производителей, так и со стороны селекционеров, пытающихся создать сорта с улучшенными характеристиками. Некоторые из них - устойчивость к гербицидам, оптимизированный состав масла (например, отсутствие эруковой кислоты), устойчивость к патогенам можно решить с помощью геномного редактирования. В настоящий момент в нашей лаборатории разработаны эффективные протоколы трансформации отечественных сортов рыжика.
Публикации:
Lebedeva, M., Komakhin, R., Konovalova, L., Ivanova, L., Taranov, V., Monakhova, Y., ... & Zlobin, N. (2022). Development of potato (Solanum tuberosum L.) plants with StLEAFY knockout. Planta, 256(6), 116.
Zlobin, N. E., Lebedeva, M. V., & Taranov, V. V. (2020). CRISPR/Cas9 genome editing through in planta transformation. Critical reviews in biotechnology, 40(2), 153-168.
Злобин, Н. Е., Лебедева, М. В., Таранов, В. В., Харченко, П. Н., & Бабаков, А. В. (2018). Редактирование генома растений путем направленной замены азотистых оснований. Биотехнология, 34(6), 59-68.
