Modificació genètica dirigida per CRISPRCas9 del gen OsERF922 en plantes d’arròs

Abstract

Treball guanyador de la XXII Edició dels premis a Treballs de Recerca de la UdL per a l’estudiantat de batxillerat i cicles formatius de grau superior en l'Àrea Agroalimentària, Biotecnològica, Veterinària i Forestal. Tutor: Arnau Balcells Català (Institut La Serra de Mollerussa (Lleida)).

La fallada de l’arròs, causada pel fong Magnaporthe oryzae, és una amenaça greu per a la seguretat alimentària mundial. No obstant això, hi ha una manca d'alternatives sostenibles per controlar aquesta malaltia. En aquest estudi, s'ha utilitzat una tècnica d'edició genètica, coneguda com a CRISPR/Cas9, en les plantes d'arròs per erradicar el fong sense requerir productes químics. L'objectiu principal d'aquest projecte era eliminar el factor de transcripció codificat pel gen OsERF922, que regula la presència de Magnaporthe oryzae. Unes construccions d'edició genètica, els plasmidis pU3-gRNA i pJIT163-2NLSCas9, van ser introduïdes a les llavors d'arròs mitjançant un procés de bombardeig, seguit d'un rigorós procediment de selecció i regeneració per obtenir embrions i, posteriorment, plantes d'arròs transgèniques. Algunes tècniques de laboratori com l'extracció d'ADN, la PCR i la seqüenciació d'ADN es van dur a terme per determinar mutants positius que no tenien el factor de transcripció OsERF922. Les anàlisis van revelar una integració dels components CRISPR/Cas9 i la presència de mutacions específiques en el gen OsERF922 a les plantes d'arròs mutades. Aquests resultats suggereixen una via prometedora per desenvolupar varietats d'arròs amb una resistència millorada a la malaltia de la fallada de l’arròs. A més, destaquen el potencial del CRISPR/ Cas9 com a eina per millorar la resistència dels cultius contra malalties fúngiques devastadores.

Rice Blast, caused by the fungal pathogen Magnaporthe oryzae, is a serious threat to global food security. However, there is a lack of sustainable alternatives to control this fungal disease. In this study, a gene editing approach known as CRISPR/Cas9 has been used in rice plants to eradicate the blast fungus without requiring chemicals. The main purpose of this project was to delete the transcription factor encoded by the OsERF922 gene, which regulates the presence of Magnaporthe oryzae. The gene editing constructs, pU3-gRNA and pJIT163-2NLSCas9 plasmids, were introduced into the rice seeds through a bombardment process, followed by a rigorous selection and regeneration procedure to obtain embryos and, subsequently, transgenic rice plants. Some laboratory techniques such as DNA extraction, PCR, and DNA sequencing were carried out to determine positive null mutants that lacked the transcription factor OsERF922. The analyses revealed successful integration of the CRISPR/Cas9 components and the presence of specific mutations in the OsERF922 gene in the transformed rice plants. These results suggest a promising avenue for developing rice varieties with improved resistance to rice blast disease. Additionally, these findings highlight the potential of CRISPR/Cas9 as a tool for improving crop resilience against devastating fungal diseases.