Фото: із відкритих джерел
Дослідники Texas A&M AgriLife Research описали метод CRISPR-Combo, який поєднує редагування геному з одночасною активацією власних морфогенних генів рослини. У випробуваннях на картоплі, цитрусових, суниці та тополі підхід підвищував ефективність регенерації та/або скорочував строки отримання пагонів.
Про це повідомляє сайт Аграрії разом з посиланням на сайт Global Agriculture.
Науковці Texas A&M AgriLife Research розробили підхід до редагування геному, який має зняти одну з ключових технічних перепон у біотехнології рослин — здатність відредагованої клітини відновитися до повноцінної рослини. Метод отримав назву CRISPR-Combo. Його описали у дослідженні, опублікованому 5 серпня 2026 року в Nature Communications; про роботу також повідомили 9 вересня 2026 року. Дослідження очолив д-р Kranthi K. Mandadi (Texas A&M AgriLife Research and Extension Center, Weslaco, Texas) у співпраці з колегами з University of Maryland та Міністерства сільського господарства США (USDA).
Проблему, на яку націлений метод, у рослинній біотехнології називають «вузьким місцем регенерації». Саме редагування CRISPR — програмоване внесення точкових змін у ДНК — у лабораторних умовах стало відносно швидким і відтворюваним. Натомість наступний етап, коли з однієї відредагованої клітини потрібно отримати корені, пагони й повноцінну рослину, для багатьох культур залишається складним або малоефективним. Особливо це стосується багаторічних видів і культур, які часто розмножують вегетативно (живцями), зокрема цитрусових, картоплі, суниці та тополі.
Як працює CRISPR-Combo
CRISPR-Combo поєднує «стандартне» редагування цільової ділянки геному з другою паралельною дією — активацією власних морфогенних генів рослини, які природно керують поділом клітин і формуванням нових тканин. На відміну від попередніх підходів, де для стимуляції росту могли інтегрувати додаткові копії генів з інших організмів (що ускладнює подальшу селекцію та регуляторні процедури через наявність чужорідної ДНК), у CRISPR-Combo використовується CRISPR-інструментарій для «вмикання» генів, які вже є в геномі конкретної рослини. У матеріалі підкреслюється, що новий генетичний матеріал при цьому не додається.
Відбір генів: «hairy root» як швидкий скринінг
Щоб визначити, які саме «рідні» гени доцільно активувати, команда застосувала високопродуктивний скринінг на основі технології hairy root. У цьому підході ґрунтова бактерія швидко індукує утворення коренів із рослинної тканини, що дозволяє перевіряти десятки кандидатних генів за тижні, а не за місяці, як у повноцінних тестах регенерації цілої рослини. Гени, які показали кращий ефект у такому скринінгу, далі тестували в комбінаціях — активуючи два або більше морфогенних генів одночасно разом із власне CRISPR-редагуванням — у випробуваннях регенерації на чотирьох культурах.
Результати випробувань на культурах
Ефект відрізнявся залежно від культури, але загальна тенденція була однаковою — підвищення ефективності регенерації та/або скорочення строків.
- Картопля: 4 із 17 кандидатних генів покращили раннє формування коренів; 3 з них підвищили ефективність регенерації пагонів до 45–70% порівняно з 30–35% у контролі.
- Цитрусові: 5 із 10 кандидатних генів підняли ефективність регенерації до понад 80% проти менше 60% у контролі.
- Суниця та тополя: активація пар генів суттєво скорочувала часові рамки регенерації; для тополі повідомляється про появу нових пагонів менш ніж за місяць без застосування зовнішніх рослинних гормонів, які зазвичай потрібні для запуску такого росту.
Що це може означати для селекції та впровадження ознак
У матеріалі наголошується, що саме етап регенерації часто відділяє перспективну лабораторну модифікацію від переходу до польових випробувань: ознаку (наприклад, стійкість до хвороб або покращення якості) можна відредагувати за тижні, але без достатньої кількості здорових регенерантів проєкт не рухається далі. За рахунок підвищення частоти регенерації та скорочення часу, принаймні для протестованих культур і комбінацій генів, CRISPR-Combo потенційно може скоротити шлях від лабораторії до польових тестів «з років до місяців» для частини видів.
Окремо зазначено, що оскільки підхід змінює активність генів, а не інтегрує чужорідну ДНК, рослини, отримані таким способом, можуть підпадати під м’якші регуляторні режими в країнах, де для певних класів не-трансгенних ген-редагованих культур передбачено спрощені процедури. Як приклад у матеріалі наведено Індію, де настанови Department of Biotechnology звільняють окремі категорії ген-редагованих рослин без чужорідної ДНК від суворішого погодження, характерного для традиційних ГМО; також згадується, що це вже підтримало випуск перших геном-редагованих сортів рису в країні.
Команда Texas A&M, за повідомленням, планує розширювати тестування комбінацій морфогенних генів на додаткові культури та уточнювати, які поєднання найкраще працюють для кожного виду.