Редактирование генома полиплоидных культур: перспективы, достижения и препятствия

Селекция растений направлена на создание улучшенных сортов сельскохозяйственных культур. Многие культуры имеют полиплоидный и часто высокогетерозиготный геном, что существенно осложняет селекцию. Эффективность традиционной селекции, основанной на скрещивании и отборе, повысилась благодаря маркер-ассоциированной селекции (MAS), которую применяют и для полиплоидных культур, например при интрогрессивной селекции. Однако такие методы, как селекция с использованием случайного мутагенеза, трудно применять к полиплоидам из-за наличия нескольких гомеологичных копий (аллелей) каждого гена. Технологии редактирования генома изменили подход к мутагенезу, поскольку позволяют точно выбирать мишени. Инструмент CRISPR/Cas особенно ценен для направленного мутагенеза полиплоидов: с его помощью можно одновременно воздействовать на все аллели и/или копии гена. Одновременно можно редактировать и несколько генов, каждый из которых представлен несколькими аллелями. Помимо направленного мутагенеза, в ближайшем будущем перспективным способом улучшения полиплоидных культур может стать целевая замена нежелательных аллелей желательными. В статье описаны примеры применения редактирования генома для направленного мутагенеза у ряда полиплоидных культур, а также освещены достижения и препятствия.