开创性的生物学家通过基因组编辑创建一个新的作物

小麦和玉米等农作物经历培育过程持续数千年,在人类逐渐修改属性的野生植物高度栽培变种。一个动机是更高的收益率。副作用这育种的遗传多样性的减少和损失有用的属性。这是证明了对疾病的易感性增加,缺乏味道或减少维生素和营养成分在现代品种。现在,第一次,研究人员来自巴西、美国和德国已经创建了一个新的作物使用CRISPR-Cas9从野生植物在一个一代,一个现代基因组编辑过程。从野生番茄,他们介绍了各种作物的特性而不丧失宝贵的野生植物的遗传特性。结果被发表在最新一期的《自然生物技术。

“这新方法允许我们从头开始重新开始一个新的驯化过程,”教授说,生物学家Jorg Kudla明斯特大学的(德国),他的团队参与了这项研究。“这样做,我们可以使用所有的知识在植物遗传学和植物驯化研究人员最近几十年积累起来的。我们可以保存的遗传潜力,特别有价值的属性野生植物同时,现代作物生产所需的特征在很短的时间。”总之,研究人员在他们的研究工作了大约三年。

作为父植物物种,研究者选择了茄属植物pimpinellifolium,野生番茄相对来自南美洲,和现代栽培番茄的祖先。野生植物的果实只有豌豆和收益率的大小是两位属性,这些属性使它不适合作为作物。另一方面,水果比现代芳香西红柿,由于育种已失去了一些往日的味道。此外,野生水果含有更多的番茄红素。这种所谓的游离基清除剂被认为是一个有价值的抗氧化剂。

研究人员修改了野生植物通过使用多路复用CRISPR-Cas9这样后代植物生小六基因基因改造。这些决定性的基因被认为是驯化的番茄的遗传特性的关键。具体地说,研究人员对野生番茄基因组产生以下修改:修改后的水果比野生番茄的三倍,这对应于一个樱桃番茄的大小。工厂生产的10倍数量的水果,和他们的形状是椭圆比圆的野果。这个属性是受欢迎的,因为下雨的时候,圆的水果裂开的速度比椭圆形的果实。植物也有一个更紧凑的增长。

另一个重要的新特性是新一代的番茄中的番茄红素含量大于两倍在野外做父母的不少于五倍常规樱桃番茄。“这是一个决定性的创新不能通过任何传统育种过程与目前种植西红柿,”Jorg Kudla说。“番茄红素可以帮助预防癌症和心血管疾病。从健康的角度来看,番茄我们创造了可能有一个额外的值与常规栽培番茄和其他蔬菜相比,它只含有番茄红素数量非常有限。”他补充说,到目前为止,饲养者徒劳地试图增加种植西红柿中的番茄红素含量。在案件中,他们成功了,然而,这是β-胡萝卜素含量为代价的,这也能保护细胞,因此有价值的营养。

Jorg Kudla总结现代农业的困境:“我们现代作物杂交的结果,所有的优点和缺点。很多特性,如弹性,已经失去了,我们只能重新获得他们通过艰苦的,几十年的过程与野生栽回交。原因是属性之间的相互作用的结果,许多基因不能恢复通过传统育种进程。在许多方面,驯化就像一条单行道。现代基因组编辑的帮助下,我们可以用野生植物的优点和解决这繁殖问题。总之,分子“新创驯化”提供了巨大的潜力也产生新的、理想的属性。”

Kudla教授补充称,此外,现在可能需要健康的植物,迄今为止还没有被人类所使用的,并通过有针对性的增加大小的水果或通过改善驯化的其他特性,将它们转换为全新的作物。

研究人员使用CRISPR-Cas9方法目标和禁用茄属植物中的基因pimpinellifolium植物通过所谓的丧失突变。从植物转基因的,选择合适的植物成熟的家长。研究人员检测了这些父母的后代植物的外部可见特性和分析他们的属性。