Штат Южная Дакота — один из семи университетов страны, получивших финансирование на разработку новых сортов пшеницы в рамках программы Международного партнерства по урожайности пшеницы (IWYP) Национального института продовольствия и сельского хозяйства. Программа поддерживает инициативу G20 по пшенице, направленную на улучшение генетики, связанной с урожайностью, и создание сортов, адаптированных к различным регионам и условиям окружающей среды.
Целью IWYP, созданного в 2014 году, является повышение урожайности пшеницы на 50 процентов за 20 лет. В настоящее время ежегодный прирост урожайности составляет менее 1 процента, но для достижения цели WYYP урожайность пшеницы должна увеличиваться на 1,7 процента в год. «Это качественный скачок», — сказал он. «Нам нужно много работать, чтобы достичь этого».По словам Ли, люди потребляют более 500 миллионов тонн пшеницы в год. Однако производство пшеницы в США сокращается, потому что фермеры могут зарабатывать больше денег, выращивая другие культуры.
Он надеется, что повышение урожайности сделает пшеницу более прибыльной.Во-первых, исследователи определят гены, которые контролируют размер и вес зерна мягкой пшеницы, используя геном риса в качестве модели.По словам Ли, инструмент редактирования CRISPR позволяет исследователям нокаутировать каждый негативно регулирующий ген и, таким образом, изучать его функцию. «CRISPR работает быстро и точно», — добавил он. «Он может производить очень точные мутации».
Этот метод будет использован для создания 30 конструкций, нацеленных на 20 генов, отрицательно влияющих на размер и вес зерна пшеницы. Из них Центр трансформации растений в Дэвисе Калифорнийского университета в рамках контракта на обслуживание произведет 150 трансгенных растений первого поколения, а затем исследователи SDSU определят, какие из них дают более крупные семена. Над проектом будут работать один аспирант и научный сотрудник.
«Конечные продукты не являются генетически модифицированными организмами», — подчеркнул Ли. «Когда мы переносим один из генов CRISPR в пшеницу, он трансгенный. Это вызывает мутацию в другом геномном регионе. Когда растения затем подвергаются самоопылению или обратному скрещиванию, трансген и мутация разделяются».
Затем исследователи проверяют растения, чтобы выбрать те, которые несут желаемые мутации. «Это нулевой трансген», — сказал Ли, отметив, что Министерство сельского хозяйства США одобрило этот процесс для других организмов. Ян использовал эту технику для выращивания риса, устойчивого к бактериальным болезням.
В рамках проекта исследователи также перенесут мутации в твердую пшеницу. В конечном итоге эти мутации, повышающие урожайность, вместе с маркерами, определяющими признаки, могут быть перенесены на яровую и озимую пшеницу.