En ny podningsmetod kan möjliggöra genredigering i växter som kakaobönor, kaffe och avokado som för närvarande är svåra att modifiera. Forskare har visat att ingenjörskonst av grundstammar för att producera CRISPR-komponenter kan redigera skott från icke-modifierade växter. Detta tillvägagångssätt lovar bredare tillämpning av precisa genetiska förbättringar för jordbruket.
Genredigering med CRISPR erbjuder precisa sätt att förbättra växtproduktivitet och näring, vilket är avgörande för att hantera jordbrukets miljöpåverkan, stigande matpriser och klimatutmaningar mitt i befolkningstillväxt. Många växter utgör dock svårigheter på grund av styva cellväggar och utmaningar med att regenerera hela växter från modifierade celler. Konventionella tekniker som biolistik — avfyring av DNA-impregnerade pellets — eller användning av Agrobacterium infogar extra DNA, vilket utlöser stränga regleringar, till skillnad från små naturliknande mutationer som regulatorer ofta behandlar som standardavel.
År 2023 utvecklade Friedrich Kragler vid Max Planck-institutet för molekylär växtfysiologi i Tyskland en innovativ lösning. Hans team konstruerade växtens rötter för att producera mobila RNA som kodar för Cas-proteinet och guiden RNA för CRISPR. Genom att poda icke-modifierade skott på dessa rötter uppnådde de genredigering i skotten och fröna. Detta utnyttjar växternas naturliga RNA-transport från rötter till luftburna delar.
Ugo Rogo vid University of Pisa i Italien, tillsammans med kollegor, belyste detta i en artikel publicerad i International Journal of Molecular Sciences (DOI: 10.3390/ijms26199294). «Det är fortfarande i början, men denna teknik har stor potential», sa Rogo. Podningens mångsidighet gör det möjligt att kombinera avlägsna släkter, som tomat skott på potatisrötter, vilket möjliggör redigering av arter som solrosor, träd, kakao, kaffe, kassava och avokado där direkta metoder misslyckas.
«Podning ger oss möjlighet att använda CRISPR-systemet i träd eller i växter som solrosor», noterade Rogo. Julian Hibberd vid University of Cambridge tillade: «Du kan använda rötterna för att leverera Cas9 och redigeringsguider till alla sorters elitvarianter.» Ralph Bock, också vid Max Planck-institutet, betonade effektivitet: «Att skapa den transgena grundstammen är inte en stor ansträngning, eftersom den bara behöver göras en gång och sedan kan användas för evigt och för flera arter.»
För druvor, där endast sorter som Chardonnay regenereras lätt, kunde en modifierad Chardonnay-grundstam förmedla egenskaper som sjukdomsresistens till alla sorter. Rogo föreställer sig hybridmetoder, med grundstammar för stora Cas9 mRNA och virus för guiden RNA, vilket utökar redigerbara grödor utan oönskade DNA-instick.