Варианты ARGOS8, полученные с помощью CRISPR-Cas9, повышают урожай зерна кукурузы в полевых условиях при засухе

ARGOS8 кукурузы является отрицательным регулятором ответов на этилен. В предыдущем исследовании было показано, что трансгенные растения с конститутивной сверхэкспрессией ARGOS8 обладают сниженной чувствительностью к этилену и повышенной урожайностью зерна в условиях засухи. Чтобы изучить целенаправленное использование вариаций нативной экспрессии ARGOS8 в селекции засухоустойчивых растений, у более чем 400 разнообразных инбредных линий кукурузы оценили экспрессию мРНК ARGOS8, однако уровень экспрессии во всех линиях был ниже, чем у исходных трансгенных событий ARGOS8. Затем с использованием технологии направленной селекции на основе CRISPR-Cas9 были получены новые варианты ARGOS8. Нативный промотор кукурузы GOS2, обеспечивающий умеренный уровень конститутивной экспрессии, был вставлен в 5'-нетранслируемую область нативного гена ARGOS8 либо использован для замены нативного промотора ARGOS8. Точное изменение геномной ДНК в локусе ARGOS8 было подтверждено методом ПЦР и секвенирования. У вариантов ARGOS8 уровень транскриптов ARGOS8 был выше, чем у нативного аллеля, и эти транскрипты выявлялись во всех исследованных тканях, что и ожидалось при использовании промотора GOS2. Полевое исследование показало, что по сравнению с диким типом варианты ARGOS8 повышали урожай зерна на 5 бушелей с акра в условиях стресса во время цветения и не снижали урожайность при достаточном увлажнении. Эти результаты демонстрируют полезность системы CRISPR-Cas9 для создания новой аллельной вариабельности в селекции засухоустойчивых культур.