문제: 쌀은 전 세계 열량의 20% 이상을 제공하지만 매년 도열병은 세계 벼 작물의 10-30%를 없애 세계 식량 안보와 쌀 생산에 의존하는 경제 모두에 큰 위협이 된다.

UC Davis 식물 병리학과의 저명한 교수인 파멜라 로날드(Pamela Ronald)는 "도열병은 거의 모든 벼 재배 지역에 영향을 미치고 벼가 거대한 작물이기 때문에 세계에서 가장 심각한 식물 질병이다."고 말했다.

새로운 기능

로날드와 국제 연구팀은 이제 CRISPR을 사용하여 식물이 벼 도열병에 저항성을 갖도록 만드는 방법을 찾았다. 소규모 현장 시험에서 유전자 편집 벼는 도열병을 일으키는 곰팡이로 공격했을 때 대조군보다 5배 많은 벼를 생산했다.

연구 공동 저자인 애들레이드 대학의 제니 모티머(Jenny Mortimer)는 “증가하는 글로벌 수요를 충족하려면 수확량이 더 많은 벼 작물이 필요하며 이 연구 결과는 미래의 식량 공급을 강화하는 데 도움이 될 수 있다”고 말했다.

아이디어: 벼 도열병 감염 동안 지상 위의 식물 부분에 병변(죽은 세포 반점)이 형성된다. 농부가 값비싼 살균제로 감염을 조기에 치료하지 않는 한, 이러한 병변은 전체 식물이 죽을 때까지 퍼지고 합쳐진다.

우리에게 질병으로부터 우리를 보호하기 위한 면역 체계가 있는 것처럼 벼 식물에도 면역 체계가 있지만 벼 도열병 감염이 면역 반응을 유발할 수 있지만 식물의 자연 방어는 일반적으로 곰팡이에 의해 압도된다.

입력: "병변 모방 돌연변이."

이러한 유전적 돌연변이는 식물이 감염되지 않았음에도 불구하고 감염 중에 존재하는 동일한 죽은 세포 패치를 식물에 표시하게 한다. 그 결과 면역 체계가 작동하여 "감염"이 퍼지는 것을 방지하기 위해 병변 주변의 세포를 죽인다.

로날드의 실험실에서 작업하는 동안 현재 화중농업대학교에 있는 연구 공동 저자인 리 궈티안(Guotian Li)는 3,200개 이상의 벼 품종을 시퀀싱하여 박테리아 감염에 대한 보호 기능을 부여하는 돌연변이를 발견했다.

자연 돌연변이를 가진 식물은 작았고 벼를 많이 생산하지 못했지만 연구원들은 RBL1(도열 저항성 1)이라고 부르는 돌연변이 유전자를 식별할 수 있었다.

CRISPR 및 기타 기술을 사용하여 그들은 RBL1 돌연변이 버전을 가진 벼 식물 라인을 만들어 벼 도열병을 포함한 세 가지 박테리아 및 곰팡이 감염에 저항성을 갖게 하는 동시에 좋은 수확량을 생산했다.

전망: 연구 결과를 확인하려면 더 큰 규모의 현장 시험이 필요하다. 연구원들은 또한 다른 품종의 벼에서 그들의 성공을 재현하려고 시도할 계획이다. 그들이 사용한 품종은 빠르게 성장하여 연구에 유용하지만 일반적으로 식용으로 재배되지는 않는다.

과학자들은 그들의 연구가 자연 유전적 다양성에 대한 데이터와 결합된 CRISPR이 더 나은 작물을 만드는 데 어떻게 사용될 수 있는지 다른 사람들에게 영감을 줄 수 있기를 희망한다.

로날드는 "이러한 많은 병변 모방 돌연변이가 발견되었고 낮은 수율 때문에 일종의 제쳐두었다."고 말했다. "우리는 사람들이 이들 중 일부를 보고 저항과 높은 수익률 사이의 적절한 균형을 얻기 위해 편집할 수 있는지 확인할 수 있기를 바란다."