Imaginea unei plante de orez.

Puternica atacă culturile de orez din Asia de Sud-Est și Africa de Vest. Este o boală a culturilor foarte bine studiată și servește adesea ca un sistem model pentru a examina interacțiunile dintre microbi și plantele gazdă. Agentul patogen se numește Xoo, pt Xanthomonas oryzae patovar oryzaeși își face viața deturnând o serie de gene de orez care exportă zaharuri.

Acum, cercetătorii au descoperit cum să editeze genomul orezului pentru a bloca această deturnare.

UN TALE de zaharuri

Xoo secretă TALES (molecule efectoare asemănătoare activatorului de transcripție) care se leagă de ADN-ul din apropierea genelor SWEET din orez, activându-le. Aceste gene SWEET (Sugarii vor fi eventual transportatori exportați) sunt omniprezente în plante. După cum indică numele lor, proteinele SWEET transportă zaharoză pe membrana celulară. Expresia lor este necesară pentru sensibilitatea la Xoo.

Cercetătorii au considerat că modificarea genelor SWEET de orez ar conferi rezistență la Xoo, mai ales că a apărut astfel rezistența naturală. Dar până acum, doar câteva tulpini Xoo au fost caracterizate genetic, așa că nu era clar dacă avea modalități suplimentare de a-și ataca gazda.

Pentru a vedea cum poate face ca orezul să fie mai rezistent la Xoo – care dintre genele SWEET de orez să se schimbe și cum – o echipă internațională de oameni de știință a examinat pentru prima dată 63 de tulpini de Xoo, 33 din Asia și 30 din Africa. S-a descoperit că toate folosesc TALES pentru a induce expresia genelor SWEET.

Ca dovadă a conceptului, oamenii de știință au folosit apoi CRISPR pentru a edita ADN-ul în apropierea a trei gene SWEET din orezul Kitaake. Această editare a vizat în mod specific secvențele de ADN de care proteinele TALE se lipesc, dar au lăsat ADN-ul înconjurător intact. Este mult mai specific decât s-ar putea aștepta să apară pur și simplu prin selectarea variantelor care apar în mod natural.

Orezul conceput era rezistent la toate tulpinile Xoo cunoscute. Kitaake cultivar este o varietate de camelie orez care este optim pentru astfel de studii, deoarece are un ciclu de înflorire rapidă și regenerare ridicată. În viitor, această nouă linie rezistentă poate servi ca un test de diagnostic pentru a evalua virulența oricărei noi tulpini Xoo care se extind.

Testarea pe culturi

Deoarece este o varietate de camelie, poate fi, de asemenea, valorificat pentru a reproduce trăsătură rezistentă în orez japonez și chinezesc. Dar nu este ideal pentru reproducerea cu indica soiuri care sunt cultivate în cea mai mare parte din Asia de Sud-Est și Africa.

Apoi, echipa a folosit CRISPR pentru a modifica două soiuri de orez – cele cultivate pe un milion de hectare. În experimentele cu paddy, orezul editat a crescut normal și s-a comportat la fel ca părinții săi nemodificați în ceea ce privește înălțimea plantelor și alte valori relevante din punct de vedere agricol. În mod critic, a fost rezistent la trei tulpini reprezentative ale Xoo. Deși încurajatoare, cercetătorii remarcă faptul că aceste rezultate oferă cu greu o bază solidă pentru ieșirea și plantarea câmpurilor lucrurilor; sunt necesare studii mult mai ample ale câmpului, împreună cu secvențializarea completă pentru a se asigura că CRISPR nu a generat modificări ADN off-target.

Orezul are peste 20 de gene SWEET și doar trei sunt vizate în mod natural de Xoo. "Rezistența largă la puterea bacteriană la promotorii SWEET nu va împiedica adaptarea agentului patogen, iar durabilitatea acestei abordări va depinde de capacitatea populațiilor Xoo de a se adapta la alelele de rezistență recesivă", notează autorii. Ei sugerează că efectuarea unor schimbări mari în promotorii genei SWEET ar putea întârzia capacitatea Xoo de a depăși rezistența proiectată.

Nature Biotechnology, 2019. DOI: 10.1038 / s41587-019-0267-z (Despre DOI).

Sursa articol

LĂSAȚI UN MESAJ

Please enter your comment!
Please enter your name here