KAUST领导的团队开发了一个加速和控制活植物内蛋白质进化的新平台。以前，这种类型的定向进化系统只能用于病毒，细菌，酵母和哺乳动物细胞系。沙特研究是KAUST沙漠农业倡议的一部分，现在已将该技术扩展到大米和其他食用植物。这意味着植物育种者现在可以轻松快速地设计出能够抵抗杂草，疾病，害虫和其他农业胁迫的新作物品种。
“我们希望我们的平台将用于作物生物工程，以改善影响产量和对病原体免疫力的关键特性，”该组织负责人Magdy Mahfouz说。“这项技术应有助于提高气候变化条件下的植物恢复能力。”
为了实验性地建立他们的定向进化平台，Mahfouz和他的同事在水稻(Oryza sativa)中使用了定向诱变和人工选择的组合。他们利用称为CRISPR的基因编辑工具在整个SF3B1基因的100多个位点产生DNA断裂，该基因编码参与其他基因转录物加工的蛋白质。以这种方式操纵小束水稻细胞的DNA之后，研究人员在boxideiene(一种通常靶向SF3B1蛋白质以抑制植物生长和发育的除草剂)存在下培育出突变的幼苗。
该策略最终产生了20多种新的水稻变种，这些变异具有不同程度的对boxideiene的抗性的突变。Mahfouz和他的同事与KAUST计算生物科学研究中心的Stefan Arold小组合作，然后描述了抗性的结构基础 - 例如，特定突变如何帮助破坏与除SF3B1蛋白结合的除草剂。
Herboxidiene并未广泛用于工业农业，但现在可以使用相同的基本定向进化策略来设计对更常见的除草剂具有抗性的作物。然后除草剂将消除不需要的周围植物，同时保持所需的栽培作物完整。
马赫福兹实验室的博士后研究人员Haroon Butt指出，育种者也可能开始发展任何感兴趣的特征。“这是一项具有广泛适用性的原理证明研究，”该论文的第一作者Butt说道，该文章概述了该技术。“我们的平台模仿达尔文主义，所涉及的选择压力有助于加强新基因变异和特征的开发，这是任何其他已知方法都无法实现的。”