Исследователи QUT разработали и вырастили модифицированные бананы сорта Кавендиш, устойчивые к разрушительному почвенному грибку Fusarium wilt tropical race 4 (TR4), также известному как панамская болезнь.
В первом в мире полевом испытании ГМ, проведенном в сильно зараженной TR4 почве, одна линия Cavendish, трансформированная геном, взятым из дикого банана, осталась полностью свободной от TR4, в то время как три других показали сильную устойчивость. Результаты только что были опубликованы в Nature Communications.
Ключевые моменты:
- Cavendish Grand Nain были модифицированы геном RGA2, взятым из устойчивого к TR4 дикого подвида банана из Юго-Восточной Азии, Musa acuminata ssp malaccensis
- Одна модифицированная линия Кавендиша (RGA2-3) оставалась свободной от TR4 в течение трех лет испытания
- Три другие линии, модифицированные с помощью RGA2, продемонстрировали сильную устойчивость: у 20% или менее растений проявлялись симптомы заболевания в течение трех лет
- Напротив, 67%-100% контрольных растений банана через три года были либо мертвы, либо инфицированы TR4, включая вариант Giant Cavendish 218, полученный в результате культивирования тканей на Тайване и, как сообщается, устойчивый к TR4
- Исследователи обнаружили, что уровень активности гена RGA2 в модифицированных бананах «сильно коррелирует» с устойчивостью к TR4
- Было обнаружено, что бананы Кавендиш также имеют этот ген RGA2 естественным образом, но он не очень активен
- Новое исследование направлено на то, чтобы «включить» ген Кавендиша, чтобы сделать их устойчивыми к TR4
Полевые испытания, которые проводились с 2012 по 2015 год, проводились под руководством заслуженного профессора Джеймса Дейла из Центра тропических культур и биотоваров QUT. Он был проведен на коммерческой банановой плантации за пределами Шалтай-Ду на Северной территории, ранее затронутой TR4. Почва также была сильно заражена болезнями для испытаний.
Профессор Дейл сказал, что результат стал важным шагом на пути к защите глобального экспортного бизнеса Cavendish стоимостью 12 миллиардов долларов США, который находится под серьезной угрозой со стороны ядовитого TR4.
«Эти результаты очень интересны, потому что это означает, что у нас есть решение, которое можно использовать для борьбы с этой болезнью», - сказал он.
У нас есть банан сорта Кавендиш, устойчивый к этому грибку, который можно использовать после дерегулирования для выращивания на почвах, зараженных TR4.
TR4 может оставаться в почве более 40 лет, и для него не существует эффективного химического контроля. Это огромная проблема. Он опустошил плантации Кавендиша во многих частях мира и быстро распространяется по всему миру. Азия.
«Это очень серьезная угроза коммерческому производству бананов во всем мире».
Исследователи начали расширенные полевые испытания на той же плантации в Северной Территории, выращивая четыре линии RGA2, которые показали устойчивость в последнем испытании, а также новые линии модифицированных сортов Cavendish Grand Nain и Williams.
Они будут иметь возможность выращивать до 9000 растений и количественно определять урожайность в течение пятилетнего испытания.
«Цель состоит в том, чтобы выбрать лучшую линию Grand Nain и лучшую линию Williams для коммерческого выпуска», - сказал профессор Дейл. «В то время как в Австралии мы в основном выращиваем Williams, в других частях мира Grand Nain очень популярен».
Профессор Дейл сказал, что продемонстрированная корреляция между активностью гена RGA2 и устойчивостью к TR4 открыла новые исследования.
Мы не можем утверждать, что ген RGA2 является геном, ответственным за устойчивость исходного диплоидного банана, потому что в модифицированном Кавендише мы значительно увеличили экспрессию гена - уровень его активности - по сравнению с его активность в диком банане», - сказал он.
Но мы установили корреляцию и обнаружили, что ген RGA2 естественным образом встречается у Кавендиша, просто он не очень активен.
Мы стремимся найти способ включить этот ген в Кавендише с помощью редактирования генов. Мы начали этот проект. Это непросто, это сложный процесс, который еще далеко, с четырьмя или пять лет работы в лаборатории.
"Мы также изучаем как можно больше генов в диком банане и проверяем их, чтобы идентифицировать другие гены устойчивости, не только к TR4, но и к другим заболеваниям."
Другие основные выводы полевых испытаний:
- Девять линий Cavendish Grand Nain, трансформированных геном Ced9, полученным от нематод, также были испытаны, при этом одна линия оставалась свободной от TR4 в течение трех лет
- Не было никакой разницы в наблюдаемом размере зрелой грозди между трансгенными бананами и здоровым контролем Кавендиш