Кукурудза – один із класичних модельних організмів для генетичних досліджень. Однак низька частота трансформації залишається важливим вузьким місцем для багатьох програм редагування генів.
Дослідники з Центру системної біології рослин VIB-UGent досягли значних успіхів у подоланні цього вузького місця. Використовуючи комбінацію потрійних векторів та морфогенних регуляторів, вони значно підвищили ефективність трансформації, відкривши шлях для ефективніших досліджень та інноваційних додатків.
Їх дослідження опубліковано в The Plant Journal.
Усунення вузького місця трансформації
Кукурудза (Zea mays L.) є дуже важливою культурою в усьому світі для сільськогосподарського та промислового застосування, а також ключовим модельним організмом у генетичних дослідженнях. Традиційно редагування генів кукурудзи ґрунтується на трансформації, опосередкованій Agrobacterium. Однак низька частота трансформацій цього виду створює вузьке місце в генетичних дослідженнях, включаючи нові геномні методи (NGT).
Дослідницька група з Центру біології систем рослин VIB-UGent разом із співробітником Каліфорнійського університету в Девісі (США) вирішила це вузьке місце у двох напрямках. Вони ввели до Agrobacterium додаткову хелперну плазміду, збільшивши її здатність переносити ДНК в клітини кукурудзи. Крім того, вони використовували химери GRF-GIF, тип морфогенного регулятора, для збільшення регенерації трансформованих клітин рослини. Поєднавши ці технології, кількість трансформованих рослин, які вони могли б створити, збільшилася до 20 разів.
«Підвищення частоти перетворення було метою багатьох дослідницьких груп у всьому світі. Однак раніше опубліковані результати часто ґрунтуються лише на разовому експерименті. Тут ми оцінили наші методи протягом багатьох років, експериментів та операторів. Це дає нам міцну наукову основу для реалізації наших результатів у подальших дослідженнях», — каже Лоренс Пауелс, керівник групи у центрі біології систем рослин VIB-UGent.
Наслідки для майбутнього
Дослідження було проведено на інбредній лінії кукурудзи В104. Хоча ця лінія часто використовується у дослідженнях, вона має обмежену економічну вигоду для сільського господарства Бельгії. Інбредна лінія не дуже підходить для місцевих умов вирощування, і фермери зазвичай використовують гібриди.
Наразі дослідники прагнуть трансформувати інбредні лінії кукурудзи. Кінцевою метою є отримати знання для створення нових гібридів, які є агрономічно життєздатними та економічно вигідними для місцевих фермерів, але які важко трансформувати за допомогою старих методів.
«Наша наступна увага буде зосереджена на польових застосуваннях. Якщо ми зможемо трансформувати інбредні лінії кукурудзи, які є більш цікавими для фермерів, ми зможемо створити більш цікаві гібридні рослини. Це може стати відправною точкою для ефективнішого використання NGT у сільському господарстві», – зауважив Ваут Вандепутт, перший автор і доктор філософії.