Epichloë coenophiala s delecí genu pro námelové alkaloidy

Houba Epichloë coenophiala je semeny přenosný endofyt trávy kostřavy rákosovité (Festuca arundinacea), která bývá často pěstována v trávních směsích určených pro krmení hospodářských zvířat. E. coenophiala je důležitá pro dlouhou životnost porostu a maximální produkci píce kostřavy rákosovité. Důvod není zcela objasněn, ale předpokládá se, že tato přirozená symbióza mezi houbovým endofytem a kostřavou poskytuje trávě konkurenční výhody, pokud roste v nepříznivých podmínkách (sucho, omezené množství živin), a odolnost vůči háďátkům.

Ačkoliv přítomnost houby E. coenophiala v kostřavě je pro rostlinu přínosem, pro dobytek spásající infikovanou travinu je hrozbou. E. coenophiala produkuje, stejně jako jiné běžné kmeny endofytů, námelové alkaloidy, především ergovalin. Jejich přítomnost v trávě je příčinou „kostřavové toxikózy“ u hospodářských zvířat. Příznaky zahrnují například slabé přibírání na váze, zvýšenou tělesnou teplotu, sníženou možnost početí, hrubou srst, nebo kulhání či gangrénu nohou.

Všechny geny potřebné pro produkci námelových alkaloidů se nacházejí v genovém shluku zvaném eas. Jelikož je E. coenophiala polyploidní, má alely genového shluku dvě, EAS1 a EAS2. Aby se vyloučila schopnost vytvářet námelové alkaloidy a prekurzory produktů námelové alkaloidní dráhy u E. coenophiala, byla použita technika CRISPR-Cas9 k eliminaci obou těchto alel. Došlo k vytvoření delečních mutant
E. coenophiala - eas1∆ eas2∆, které nejsou schopny produkovat žádné námelové alkaloidy.  

Pro ověření účinnosti strategie bude takto upravený endofyt zaveden do elitní šlechtitelské linie kostřavy rákosovité metodou inokulace meristémů semenáčků. Následně bude v polních podmínkách vzájemně porovnávána výkonnost mezi kostřavou rákosovitou se symbiontním mutantem, kostřavou rákosovitou v symbióze s endofytem divokého typu a kostřavou rákosovitou bez symbiotického endofytu. Pokud budou výsledky polních pokusů přijatelné, použijí se kostřavové linie k vytvoření výběhů pro porovnání užitkovosti zvířat při pastvě na třech kostřavových liniích. Bude-li užitkovost zvířat dobrá, pak semena kostřavy rákosovité s mutantem budou dána k dispozici pro distribuci pěstitelům.

Zdroje:

https://www.aphis.usda.gov/biotechnology/downloads/reg_loi/20-169-01_air_inquiry.pdf

https://www.euginius.eu/euginius/pages/gmo_detail.jsf?gmoname=GE-EAS1%2FEAS2+Epichloe+coenophiala