Informace organizace BIOTRIN

Úprava genomu pomocí nových technik šlechtění, zejména metodou CRISPR, je relativně jednoduchou a slibnou možností, jak dosáhnout zlepšení cílových vlastností různých plodin. Zásadní podmínkou pro precizní a přesnou editaci genomu je účinnost editačních nástrojů. Jihokorejští vědci z Kangwan National University se ve své studii zaměřili na efektivitu CRISPR/Cas9 a CRISPR/Cas12a systémů při editaci genomu papriky (Capsicum Annuum, čeleď Solanaceae).

Papriky byly vybrány jako cílová plodina proto, že dle dostupné literatury se u nich stále nepodařilo úspěšně aplikovat genetické modifikace, jako je transformace cílového genu nebo generace mutantních rostlin. Účinná metoda pro reverzní genetické studie (reverzní genetika zkoumá, jak se projeví mutace konkrétního genu na změně fenotypu) stále chybí, ačkoli podobné metody již byly úspěšně použity ke studiu jiných druhů z čeledi Solanaceae (např. rajčata a tabák). Zároveň u paprik dosud nebyly popsány žádné metodiky editace genomu pomocí CRISPR.

Pro účely studie byly vybrány dva kultivary, feferonka C. annuum „CM334“ a sladká paprika „Dempsey“, u nichž je k dispozici plná genomová informace, a jsou tak vhodnými výzkumnými zdroji pro studium vlastností paprik.

Výsledky studie ukazují, že protoplasty z listů a kalusu (vrstva ochranného rostlinného pletiva) paprik jsou vhodným systémem pro screening účinných naváděcích RNA (angl. guide RNA) pro CRISPR/Cas9 nebo CRISPR/Cas12a. CRISPR/Cas9 a CRISPR/Cas12a byly testovány jako komplexy purifikovaných endonukleáz smíchané s navrženou naváděcí RNA, která může upravit cílový gen CaMLO2.

Tento gen je považován za jeden z hlavních faktorů odolnosti paprik vůči biotrofickým a hemibiotrofickým patogenům. Vzhledem k nedostatku informací o cílené mutagenezi u paprik není k dispozici žádná mutace CaMLO.

Navržené naváděcí RNA (sgRNA pro Cas9 a crRNA pro Cas12a) mají schopnost štěpit gen CaML02 a zároveň jsou konzervovány v obou testovaných kultivarech. Oba testované komplexy byly transfekovány do izolovaných protoplastů obou odrůd a sekvenační analýza ukázala, že cílový gen CaML02 byl editován v obou odrůdách, odlišně v závislosti na použitém CRISPR komplexu.

V paprikách lze díky úpravě CaML02 dosáhnout širokospektrální rezistence k padlí (parazité cévnatých rostlin) a bakteriálním patogenům, jako je Xanthomonas campestris pv. vesicatoria (původce listové skvrnitosti paprik a rajčat) a Pseudomonas syringae pv. tomato (původce bakteriální tečkovitosti rajčat). Navržený systém tak byl potvrzen jako robustní a účinný nástroj pro přesnou editaci genomu paprik, který do budoucna může přinést mnoho benefitů.

Zdroj:
https://bmcplantbiol.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12870-020-02665-0,
http://www.isaaa.org/kc/cropbiotechupdate/article/default.asp?ID=18378

Zdroj článku: BIOTRIN