Группа китайских исследователей из Хуачжунского сельскохозяйственного университета и лаборатории Хубэй Хуншань представила технологию геномного редактирования элитных сортов хлопка, которые ранее считались непригодными для прямой генетической модификации. Результаты работы, опубликованные в научном издании The Crop Journal, описывают способ преодоления биологических барьеров, ограничивавших селекцию наиболее ценных видов растения, включая тонковолокнистый хлопок Gossypium barbadense.
Основная сложность работы с элитными сортами заключалась в их низкой способности к регенерации в условиях культуры тканей. Чтобы обойти это препятствие, ученые применили метод половой гибридизации для доставки системы CRISPR/Cas. Инструменты редактирования передаются от модифицированной донорской линии к элитному реципиенту естественным путем, что позволяет исключить трудоемкий этап лабораторного выращивания клеток и снизить риск возникновения нежелательных сомаклональных вариаций.
В ходе экспериментов специалистам удалось успешно деактивировать ген GbPGF, ответственный за формирование пигментных желез. В этих железах накапливается госсипол – токсичное соединение, которое делает семена хлопка непригодными для употребления в пищу человеком и кормления большинства видов сельскохозяйственных животных. Создание сортов без госсипола превращает побочный продукт текстильной промышленности в полноценный источник белка, способный внести вклад в решение проблемы дефицита продовольствия в мире.
Авторы исследования характеризуют предложенный подход как своего рода малоинвазивную генетическую хирургию. Метод позволяет точечно удалять нежелательные гены, сохраняя при этом уникальные агрономические характеристики и высокое качество волокна, определяющее рыночную стоимость элитных сортов. Благодаря использованию возвратного скрещивания и технологий ускоренной селекции в условиях закрытого грунта, процесс выведения новых линий существенно сокращается по времени.
Разработанная методика имеет значение не только для хлопковой отрасли. Она демонстрирует возможность преодоления генотипической зависимости при редактировании сложных сельскохозяйственных культур. Успешный опыт интеграции классической селекции и современных молекулярных инструментов может стать стандартом для улучшения других видов растений, чья генетическая структура ранее затрудняла применение биотехнологий. Это открывает новые перспективы для обеспечения глобальной продовольственной безопасности и повышения устойчивости аграрного сектора.