Мультиплексное редактирование генома пшеницы с помощью CRISPR/Cas9 для повышения засухоустойчивости

Инструменты редактирования генома быстро внедряются специалистами по растениеводству для улучшения сельскохозяйственных культур. Редактирование генома с использованием мультиплексной системы sgRNA–CRISPR/Cas9 — эффективный метод улучшения однодольных культур. В настоящем исследовании с помощью точного редактирования генов и мультиплексной системы sgRNA–CRISPR/Cas9 были получены мутанты пшеницы по генам 3′(2′),5′-бисфосфатнуклеотидазы TaSal1. В геноме сорта Giza168 обнаружены пять функционально активных гомологичных генов и ещё один, предположительно неактивный, ген на хромосоме 4A. Для пяти генов TaSal1 разработали три направляющие РНК, нацеленные на экзоны 4, 5 и 7. Среди 120 трансгенных растений Giza168 у 41 линии выявлены мутации, которые наследовались в поколении M1; у 5 линий произошёл полный нокаут всех пяти генов. У мутантных растений наблюдались скрученные молодые листья и изогнутые стебли, однако значимых изменений длины и ширины междоузлий, морфологии листьев и формы стебля не выявлено. Анатомическое исследование и сканирующая электронная микроскопия молодых листьев мутантных линий показали закрытые устьица, увеличение их ширины и увеличение размеров моторных клеток. Проростки мутантов TaSal1 лучше прорастали и росли на среде, содержащей полиэтиленгликоль, чем проростки дикого типа. Полученные результаты свидетельствуют о том, что мультиплексное редактирование генома с помощью sgRNA–CRISPR/Cas9 эффективно для мутагенеза нескольких локусов TaSal1 в гексаплоидной пшенице.