Die Entwicklung neuer Adenin-Baseneditoren (ABE) und Adenin-zu-Thymin/Guanin-Baseneditoren (AKBE) revolutioniert die Gentechnik bei Wassermelonen. Diese innovativen Werkzeuge ermöglichen präzise A:T-zu-G- und A:T-zu-T-Basensubstitutionen und damit gezielte genetische Veränderungen.
Die Forschung unterstreicht die Effizienz dieser Editoren bei der Erzeugung spezifischer Mutationen, wie beispielsweise eines blütenlosen Phänotyps bei ClFT (Y84H)-Mutantenpflanzen. Dieser Fortschritt verbessert nicht nur das Verständnis der Genfunktion, sondern verbessert auch die molekulare Züchtung erheblich und ebnet den Weg für eine effizientere Verbesserung der Wassermelonenernte.
Traditionelle Züchtungsmethoden für Wassermelonen sind oft mit Herausforderungen verbunden, wenn es darum geht, gewünschte genetische Merkmale effizient und präzise zu erreichen. Obwohl CRISPR/Cas9 ein leistungsfähiges Werkzeug zur Genomeditierung darstellt, sind seine Präzision und sein Anwendungsbereich manchmal begrenzt. Diese Einschränkungen unterstreichen den Bedarf an fortschrittlicheren Technologien zur Genomeditierung.
Die Entwicklung neuer Baseneditoren, die spezifische Basenänderungen einführen können, stellt einen bedeutenden Fortschritt dar. Aufgrund dieser Herausforderungen besteht ein wachsender Bedarf an der Entwicklung präziser und effizienter Geneditierungstechniken, um die Wassermelonenzüchtung zu verbessern und zuverlässigere Ernteverbesserungen zu erzielen.
Forscher der Northwest A&F University und der Northeast Agricultural University haben veröffentlicht eine Studie in Gartenbauforschungam 23. April 2024, beschreibt die Entwicklung von Adenin-Baseneditoren (ABE) und Adenin-zu-Thymin/Guanin-Baseneditoren (AKBE) für Wassermelonen. Diese Editoren ermöglichen präzise genetische Modifikationen, die potenziell die Eigenschaften der Pflanzen und die Züchtungseffizienz verbessern.
Die Studie stellt drei Typen von Adeninbasen-Editoren (U-ABE, S-ABE und R-ABE) vor und bewertet ihre Effizienz bei der Induktion von A:T-zu-G-Substitutionen in Wassermelonengenen. Unter ihnen zeigte R-ABE die höchste Effizienz, insbesondere an der A5-Position des Zielgens.
Darüber hinaus entwickelten die Forscher S-AKBE und R-AKBE, um A:T-zu-T-Mutationen zu erreichen, wobei S-AKBE eine höhere Effizienz zeigte. Die erfolgreiche Bearbeitung des ClFT-Gens zur Erzeugung der Y84H-Mutation führte zu einem blütenlosen Phänotyp, was das Potenzial dieser Werkzeuge zur Manipulation der Blütezeit und anderer Merkmale bei Wassermelonen unterstreicht.
Die Ergebnisse zeigen, dass der in R-ABE und R-AKBE verwendete Rps5A-Promoter die Editiereffizienz deutlich steigert. Insgesamt unterstreicht diese Studie die Wirksamkeit dieser Basiseditoren bei der Erzielung präziser genetischer Modifikationen und ebnet den Weg für verbesserte Züchtungsstrategien und Merkmalsverbesserungen bei Wassermelonen.
Dr. Xian Zhang von der Northwest A&F University kommentierte: „Die Entwicklung dieser Baseneditoren stellt einen bedeutenden Durchbruch in der Pflanzengentechnik dar. Diese Werkzeuge verbessern nicht nur unsere Fähigkeit, die Funktion von Genen zu untersuchen, sondern ebnen auch den Weg für präzisere und effizientere Strategien zur Verbesserung von Nutzpflanzen.“
Die Implementierung der ABE- und AKBE-Baseneditoren eröffnet neue Möglichkeiten für die Wassermelonenzüchtung und ermöglicht die gezielte Einführung vorteilhafter Merkmale. Zukünftige Forschungen werden sich auf die Optimierung dieser Tools und die Erforschung zusätzlicher Zielgene konzentrieren, um die genetische Verbesserung von Wassermelonen und möglicherweise auch anderen Nutzpflanzen weiter voranzutreiben.
Mehr Informationen:
Dong Wang et al, Entwicklung von ABE- und AKBE-Baseneditoren in Wassermelonen, Gartenbauforschung (2024). DOI: 10.1093/hr/uhae123
Zur Verfügung gestellt von der Northeast Agricultural University