Modifikace kukuřice pomocí CRISPR může zefektivnit genetické manipulace a zvýšit výnosnost

Zřejmě není žádnou novinkou, že je kukuřice jednou ze zásadních zemědělských plodin na světě. Stejně jako na řadu jiných, i na ni se v současné době aplikují metody genového inženýrství, které usilují o zvýšení její nutriční výnosnosti. Zajímavostí je, že kukuřice je jediná geneticky modifikovaná plodina, kterou je, s výjimkou několika členských zemí, možno legálně pěstovat na území Evropské unie. Modifikovat ji však není úplná hračka.

Kukuřice má totiž velmi složitý genom a tudíž u něj techniky jeho úpravy naráží. Vědci pod vedením profesora Davida Jacksona z Cold Spring Harbor Laboratory však nově použili známé genetické nůžky CRISPR k tomu, aby podpořili množení kmenových buněk. Zaměřili se na oblasti genů známé jako promotory, tedy jakési „startovní bloky“ pro jejich expresi. Na tzv. promotory přisedá RNA polymeráza, zásadní enzym, který expresi provede a zprostředkuje tak následnou výrobu odpovídajících proteinů. Vědci si od své práce slibují, že zefektivní cílenou úpravu genomu kukuřice a zvýší její výtěžnost. Jacksonova laboratoř je totiž jednou z prvních, které CRISPR k modifikaci složitého genomu kukuřice použila.

Vědci z Cold Spring Harbor použili CRISPR s mírně odlišným cílem, než je běžné. Gen je totiž rozdělen zjednodušeně na dvě části – část genu (kódující odpovídající protein) a regulační oblasti. Jackson a jeho kolegové použili CRISPR k tomu, aby pomocí něj aktivovali právě tyto řídící části, přesněji řečeno zmíněné promotory. Získali díky tomu přesvědčivé výsledky.

Cílem práce bylo zvýšit počet jader v klasu. Jackson a jeho kolegové se zaměřili na rodinu genů s názvem CLE, které působí jako jakási „brzda“ k zastavení dělení kmenových buněk. Jelikož je však kukuřičný genom složitý, rodinu CLE doplňuje přibližně 50 příbuzných genů s různými promotory. Proto výzkumný tým CRISPR náhodně cílil na tyto oblasti, díky čemuž zjistil, který z nich má ve výsledku na dělení buněk největší vliv.

Jackson a jeho kolegové nyní věří, že jejich nová strategie uplatnění CRISPR zvýší výnos kukuřice a pomůže udržitelnějšímu zemědělství.

Originální publikace: https://www.nature.com/articles/s41477-021-00858-5

Zdroj: ScienceDaily, zdroj titulní fotografie: Virgil Cayasa, Unsplash.