Елена Каримова, кандидат биологических наук
Вирус желтой крапчатости риса (RYMV) является причиной больших потерь урожая в Африке. Исследователи вывели сорта риса, устойчивые к этому заболеванию, с помощью редактирования генома. Данные сорта являются предварительным шагом к созданию устойчивых элитных сортов, адаптированных к местным условиям, для африканских производителей.
RYMV – это РНК-вирус, который распространяется насекомыми Poophilus costalis и в результате механических повреждений растений.
В Африке от 10 до 100% урожая риса регулярно погибает из-за этого вируса, что делает его опасным для жизни беднейших регионов континента.
Эффективной защиты от вируса не существует. Единственная реальная защита – это выведение сортов риса, обладающих геном устойчивости к RYMV. Исследовательская группа из Института молекулярной физиологии Дюссельдорфского университета имени Генриха Гейне (HHU) и Института научных исследований в целях развития (IRD) в Монпелье (Франция) вывела такие устойчивые линии риса.
В настоящее время известно 3 гена устойчивости, называемых RYMV1, RYMV2 и RYMV3. Для достижения устойчивости растению достаточно мутаций только в одном из этих генов.
Устойчивая форма RYMV2 встречается у малоурожайных африканских сортов риса Oryza glaberrima. RYMV2, также известный как CPR5.1, кодирует важный белок из пор клеточного ядра. У модельного растения Arabidopsis thaliana потеря единственной копии гена CPR5 приводит к широкому спектру устойчивости не только к вирусам, но и к бактериям и грибам. Однако при этом рост сильно ограничивается, растения подвергаются спонтанным поражениям и дают низкий урожай. Поэтому важно было проверить, можно ли передать устойчивость RYMV2 другим сортам риса без негативных последствий.
В Африке в основном используются другие высокоурожайные сорта риса, родственные азиатскому виду Oryza indica, которые не имеют гена устойчивости. Однако вставка соответствующего гена не является особенно перспективным подходом, поскольку потомки таких «межвидовых» гибридов стерильны, поэтому не могут размножаться и передавать устойчивость.
Используя метод редактирования генома CRISPR/Cas, исследовательская группа показала, что мутации гена RYMV2 могут быть произведены в азиатском сорте риса, что делает его устойчивым к вирусу так же, как и африканскую форму. Следующим шагом станет редактирование соответствующих африканских элитных сортов, чтобы затем сделать их доступными для производителей. Доказано, что выключение ни близкородственного гена CPR5.2, ни одновременно двух генов RYMV2 и CPR5.2 не влечет за собой ухудшение состояния. Примечательно также, что потеря CPR5.2 не приводит к устойчивости к RYMV. Все говорит о том, что редактирование гена RYMV2 является перспективным подходом к борьбе с болезнью риса в Африке.
В научных подразделениях Всероссийского центра карантина растений (ФГБУ «ВНИИКР» Россельхознадзора) проводят изучение вирусных и бактериальных болезней риса и разработку методов их диагностики. Разработанные в рамках научных исследований методические рекомендации по выявлению и идентификации возбудителей болезней используют при карантинных фитосанитарных исследованиях аккредитованные лаборатории Россельхознадзора.
Источник: Yugander Arra, Florence Auguy, Melissa Stiebner, Sophie Chéron, Michael M. Wudick, Manuel Miras, Van Schepler‐Luu, Steffen Köhler, Sébastien Cunnac, Wolf B. Frommer, Laurence Albar. Rice Yellow Mottle Virus resistance by genome editing of the Oryza sativa L. ssp. japonica nucleoporin gene OsCPR5.1 but not OsCPR5.2. Plant Biotechnology Journal, 2023. URL: https:doi.org/10.1111/pbi.14266.