Stellenbosch, Suid-Afrika — Wetenskaplikes aan die Universiteit Stellenbosch het 'n belangrike mylpaal in Afrika-plantbiotegnologie bereik met die eerste gepubliseerde suksesvolle genoomredigering van 'n houtagtige gewasspesie op die vasteland. Die deurbraak, wat in die tydskrif Plant Stress gerapporteer is, toon hoe presisie-genoomredigering gebruik kan word om wingerdstokke te ontwikkel wat meer veerkragtig is teen beide siektes en waterstres.

Deurbraakstudie toon hoe presisie-genredigering wingerdstokke se weerstand teen siektes en waterstres kan verbeter

Die navorsing, gelei deur dr. Manuela Campa van die Departement Genetika, het CRISPR/Cas9-genoomredigering gebruik om 'n wingerdstok (Vitis vinifera) geen bekend as VvDMR6.1, 'n vatbaarheidsgeen wat betrokke is by plantimmuunresponse, te wysig. PhD-student Clara Holm het aan die projek gewerk vanaf haar Honneursstudies tot haar MSc en PhD aan die Universiteit Stellenbosch, wat die langtermyn, studentgedrewe aard daarvan beklemtoon. Deur hierdie geen te inaktiveer, het die navorsers wingerdplante geproduseer met verminderde vatbaarheid vir donsskimmel, een van die skadelikste siektes wat wingerde wêreldwyd aantas.

Onverwags het die geredigeerde plante ook anders op waterbeperking gereageer. Die gemodifiseerde wingerdstokke het veranderde stomatale gedrag en verhoogde vlakke van die streshormoon absisiensuur tydens droogtetoestande getoon, wat dui op verbeterde fisiologiese reaksies op waterstres.

Dr. Campa en kollegas toon aan hoe 'n enkele geteikende genetiese verandering verskeie stresreaksies in plante kan beïnvloed. Deur 'n vatbaarheidsgeen te wysig, kon hulle siektevatbaarheid verminder terwyl hulle ook beïnvloed hoe plante op waterbeperking reageer.

Wingerd is een van die wêreld se ekonomies belangrikste vrugtegewasse, maar die produksie daarvan word toenemend bedreig deur beide patogene en omgewingstres. Beide druk sal na verwagting toeneem onder klimaatsverandering, dus is die ontwikkeling van variëteite wat verskeie stres gelyktydig kan verdra, dus 'n belangrike prioriteit vir landbou.

Die gewysigde plante het aansienlik laer vlakke van infeksie deur die donsskimmel-patogeen Plasmopara viticola getoon in vergelyking met nie-geredigeerde plante. Terselfdertyd het die gewysigde wingerdstokke in kweekhuistoetse 'n waterbesparende fisiologiese strategie getoon, deur hul stomata vinnig te sluit toe water beperk geraak het.

Volgens die navorsingspan beklemtoon die bevindinge die potensiaal van genoomredigering as 'n kragtige instrument vir gewasverbetering in Afrika. Terwyl genoomredigering wyd toegepas is in modelplante en verskeie gewasse wêreldwyd, het die gebruik daarvan in houtagtige meerjarige spesies beperk gebly as gevolg van hul komplekse regenerasiestelsels en lang teelsiklusse.

“Hierdie werk demonstreer dat gevorderde genoomredigeringstegnologieë suksesvol toegepas kan word op meerjarige gewasse in Afrika,” sê Campa. “Dit maak die deur oop vir nuwe navorsing wat daarop gemik is om meer volhoubare en klimaatbestande gewasse te ontwikkel.”

Die navorsers beklemtoon dat verdere studies nodig sal wees om die geredigeerde plante onder veldtoestande te evalueer. Die studie verteenwoordig 'n belangrike stap in die rigting van die integrasie van moderne genoomredigeringsbenaderings in Afrika-gewasverbeteringsprogramme, veral vir hoëwaarde-tuinbougewasse soos wingerd.

Die artikel, getiteld “CRISPR/Cas9 genome editing identifies the dual role of VvDMR6.1 in downy skimmel resistance and response to water limitation in wingerd,” is gepubliseer in die tydskrif Plant Stress.

Artikel deur: Dr. Justin Lashbrooke