Критический обзор: современные достижения в применении технологии CRISPR/Cas9 для улучшения сельскохозяйственных культур и смягчения глобального продовольственного кризиса

Редактирование генома произвело революцию в биологических науках, предложив новый подход к изменению геномов живых организмов. В последние годы разработано множество инструментов, позволяющих редактировать сложные геномы. Поэтому для поддержания производства сельскохозяйственных культур и обеспечения глобальной продовольственной безопасности необходим надёжный и быстрый подход к повышению урожайности и устойчивости растений к различным стрессовым факторам окружающей среды. В настоящем критическом обзоре рассматриваются инструменты редактирования генома, применяемые для улучшения сельскохозяйственных культур. К ним относятся мегануклеазы, включая нуклеазы с цинковыми пальцами (ZFNs), нуклеазы на основе эффектороподобных активаторов транскрипции (TALENs), а также система регулярно расположенных коротких палиндромных повторов, разделённых последовательностями-спейсерами (CRISPR). Особое внимание уделено последним достижениям в применении CRISPR/Cas9 для манипуляций с геномом с целью улучшения основных сельскохозяйственных культур, включая повышение урожайности и качества, а также создание культур, устойчивых к биотическим и абиотическим стрессам. Применение этой технологии позволит получать нетрансгенные культуры с желательными признаками, что может повысить урожайность в условиях различных стрессов окружающей среды. Технологию CRISPR/Cas9 можно сочетать с современными и перспективными методами селекции, например ускоренной селекцией и селекцией с использованием омикс-технологий, для повышения продуктивности сельского хозяйства и обеспечения продовольственной безопасности. Также обсуждаются проблемы и ограничения применения CRISPR/Cas9. Представленные сведения будут полезны селекционерам и исследователям для всестороннего изучения возможностей применения CRISPR/Cas9 с целью улучшения сельскохозяйственных культур посредством целенаправленного редактирования интересующих генов.