Разработка может помочь защитить урожаи какао, которые все сильнее страдают от инфекций и климатических изменений.
Одна из главных угроз для какао — черная гниль плодов, вызываемая патогенами рода Phytophthora. Это грибоподобные микроорганизмы, способные уничтожать значительную часть урожая. По оценкам исследователей, болезнь приводит к потере примерно 30% мирового урожая какао.
Традиционная селекция устойчивых сортов занимает десятилетия: деревьям какао требуется около трех лет, чтобы начать давать семена. При этом изменение температуры, влажности и режима осадков создает дополнительные условия для распространения болезней и вредителей.
Чтобы ускорить выведение устойчивых растений, команда под руководством Марка Гилтинана и Сиелы Максимовой использовала генетический редактор CRISPR-Cas9. Ученые изменили ген TcNPR3, который действует как своеобразный тормоз иммунной системы растения. После редактирования защитные механизмы какао активируются сильнее, помогая ему эффективнее противостоять инфекции.
В одном из полученных вариантов исследователи изменили всего две азотистые основы из примерно 450 миллионов, составляющих геном какао. В результате размер поражений на листьях при заражении патогеном оказался примерно на 42% меньше, чем у обычных растений.
Важная особенность разработки — после редактирования ученые скрестили полученные растения с обычными, чтобы удалить из потомства посторонние фрагменты ДНК, связанные с инструментами генетического редактирования. В итоге сохранилась нужная мутация, но не осталось чужеродного генетического материала. Такой подход может упростить дальнейшее внедрение растений в сельское хозяйство.
Пока результат подтвержден лабораторными испытаниями. Сейчас исследователи вместе с Министерством сельского хозяйства США проверяют новые растения в полевых условиях на Гавайях и в Пуэрто-Рико. Университет уже заключил соглашение с биотехнологической компанией AgroNetica, которая займется дальнейшими испытаниями и подготовкой разработки к возможному коммерческому использованию.
Ученые подчеркивают, что речь пока не идет о готовом решении для шоколадной индустрии. Новому сорту предстоит доказать устойчивость в реальных условиях выращивания. Но точечное редактирование генома может существенно ускорить создание какао, способного выдерживать растущую нагрузку со стороны болезней и меняющегося климата.
