Ученые России и Беларуси реализуют проект, нацеленный на повышение продуктивности сельскохозяйственных культур и устойчивости растений к разным видам стресса. Эффективным подходом для решения этой задачи является геномное редактирование. Его инструменты, в частности, углеродные нанотрубки, использование которых планируют осваивать биологи Томского государственного университета, стали предметом обсуждения на международном семинаре в ТГУ.
Мероприятие прошло в рамках стратегического проекта ТГУ «Инженерная (синтетическая) биология 2.0: Биопроектирование, молекулярный и клеточный инжиниринг» при поддержке федеральной программы «Приоритет 2030».
Ключевыми спикерами семинара «Геномное редактирование как инновационная технология управления механизмами стресс-толерантности и повышения продуктивности растений в условиях неблагоприятных изменений природной среды и климата» выступили член-корреспондент РАН, заведующий лабораторией физиологических и молекулярных механизмов адаптации ИФР РАН (Москва), ученый Биологического института ТГУ Владимир Кузнецов, заведующая лабораторией биоинженерии растений ИЦиГ СО РАН (Новосибирск) Елена Дейнеко, ведущий сотрудник лаборатории химии стероидов Института биоорганической химии НАН (Минск, Беларусь) Раиса Литвиновская.
В ходе семинара обсуждались генноинженерные технологии, их плюсы, недостатки и возможные риски применения. Одной из поднятых тем стали методы доставки инструментов для генетического редактирования в геном растительной клетки. Как отметили участники, некоторые методы в условиях санкций стали недоступны, поэтому ученые ищут новые пути трансформации растений.
Например, традиционно для внедрения нового гена в объект использовались «генные пушки», из которых стреляют частицами вольфрама или золота, на поверхность которых наносится ДНК с необходимыми генными конструкциями. После того как такие золотые частицы стали недоступны, ученые из Новосибирска адаптировали метод floral dip для хозяйственно-ценных растений. Его суть в том, что цветонос растения (до раскрывания) опускается в агробактериальную суспензию. ДНК из суспензии проникает в зародышевый мешок, попадает в ядро и затем интегрируется в растительный геном.
Метод оказался прост и экономически выгоден, однако он «работает» не на всех культурах, в частности, не подходит для сельскохозяйственных растений. Поэтому российские ученые внедряют в практику другие технологии редактирования генома. Так, ученые ТГУ сейчас осваивают использование углеродных нанотрубок. Их применение стало предметом обсуждения на семинаре.
– Углеродные нанотрубки применяются для интеграции гена в ядро или хлоропласт, – поясняет старший научный сотрудник кафедры физиологии растений, биотехнологий и биоинформатики Биологического института ТГУ Елена Данилова. – Нанотрубка не только защищает ДНК от разрушения клеткой, но и предотвращает ее встраивание в геном растения. В результате полученные растения не будут иметь маркировку «генетически модифицированных». Благодаря своему малому размеру нанотрубки способны проходить через биологические барьеры и проникать в ткани растений, что делает их идеальным инструментом для агронанотехнологических изменений.
Наряду с этим ученые из академических институтов прочли несколько открытых лекций студентам ТГУ. Посмотреть лекцию заведующего лабораторией физиологических и молекулярных механизмов адаптации ИФР РАН (Москва), ученого БИ ТГУ Владимира Кузнецова можно будет на сайте ТГУ в разделе «Медиа», рубрика «Умные выходные».