Jak powstały nowe linie pszenicy za pomocą edycji genomu, jakie nabyła cechy i jak nowa technologia różni się od tworzenia organizmów modyfikowanych genetycznie, opowiedziano w Ogólnorosyjskim Instytucie Badawczym Biotechnologii Rolnej. Pszenica 2.0

Naukowcy z Centrum Genomicznego Wszechrosyjskiego Instytutu Badawczego Biotechnologii Rolnej (VNIISB), członkowie konsorcjum Centrum Genomicznego Kurczatowa, rozpoczęli tworzenie specjalnych linii pszenicy, których genom jest modyfikowany za pomocą edytora CRISPR/Cas9.

„Po raz pierwszy w Rosji stworzyliśmy osobny obszar — laboratorium do cyfrowego fenotypowania edytowanych roślin w ramach rozwoju centrum genomicznego”, mówi Michaił Diwaszuk, kandydat nauk biologicznych, szef centrum genomicznego VNIISB . - Najciekawszą rzeczą, którą robimy, jest prawdopodobnie tworzenie i badanie w pełni edytowanych roślin. A przede wszystkim interesuje nas główna uprawa żywności w Rosji - pszenica.

Sednem tego wszystkiego jest technologia CRISPR/Cas9 używana do ukierunkowanej edycji genomu, ale rosyjska technologia jest znacznie szersza niż tylko CRISPR/Cas9. W końcu uczniowie mogą teraz po prostu zmienić kilka fragmentów genomu w probówce na zajęciach laboratoryjnych.

Naukowcy celowo wykorzystują technologię edycji do tworzenia ulepszonych linii pszenicy. Konieczne jest wybranie ważnego genu, określenie, jakie zmiany punktowe chcemy wprowadzić w tym genie, stworzenie wektora, następnie bombardowanie malutkiego kiełka pszenicy cząsteczkami złota wraz z opracowanymi wektorami, hodowanie komórek roślinnych in vitro, regenerację, adaptację, wszystkie kontrole, a na koniec uzyskać pełnoprawną roślinę, która już żyje samodzielnie i normalnie się rozmnaża. Więc może być już wykorzystany do stworzenia odmiany.

Pszenicę można ulepszyć na kilka sposobów.

„Można celowo poprawić jego jakość i stabilność lub na przykład skrócić okres wegetacji – a wtedy dojrzewa szybciej” – wyjaśnia Michaił Diwaszuk.

W Rosji warunki uprawy roślin są wszędzie inne. Pszenica z regionu moskiewskiego rośnie w warunkach regionu nieczarnoziemskiego, w przeciwieństwie do Woroneża. Gleba i klimat Terytorium Krasnodarskiego mają swoje własne cechy, podczas gdy Syberia ma swoje. Gdzieś konieczne jest, aby pszenica szybciej dojrzewała, aby „napompować” ziarno składnikami odżywczymi przed upałem lub suszą – wyjaśnia naukowiec.

Ze względu na możliwość edytowania genów w ukierunkowany sposób, odmiany pszenicy można teraz „dostosować” do warunków środowiskowych znacznie szybciej niż przy użyciu klasycznych metod hodowli.

„Nasz instytut, we współpracy z kolegami z dwóch innych rosyjskich instytutów (IBCh i ICG), po raz pierwszy otrzymał genetycznie edytowaną pszenicę w Rosji”, mówi akademik Giennadij Karłow, dyrektor Ogólnorosyjskiego Instytutu Badawczego Biotechnologii Rolnej. „I po raz pierwszy na świecie dokonaliśmy edycji kilku genów. Jeden taki gen (VRN1) związany jest ze sposobem życia pszenicy – ​​istnieją przecież formy wiosenne i zimowe. W wyniku prac redakcyjnych widzimy wcześniejsze terminy nagłówków. Można to wykorzystać w suchych regionach, gdzie wymagane są odmiany pszenicy o krótszym okresie wegetacji”.

Trawiony nawóz

Kolejnym ważnym obszarem w edycji odmian jest strawność nawozów przez rośliny. Eksperci wyjaśniają, że znaczna część ceny, która jest wliczona w zbiory zbóż, to ilość zastosowanego nawozu.

Interwencja w genom pozwala na zmianę składu jakościowego produktów, które można uzyskać z pszenicy – ​​mąki, makaronów, zbóż. Można łączyć edytowane geny w taki sposób, aby uzyskać np. odporną skrobię, która jest bardzo słabo rozkładana w organizmie. W ten sposób możesz otrzymać produkt dietetyczny, który ma mniej kalorii. Przy innej kombinacji genów chleb będzie wolniej czerstwieć.

„Teraz uprawia się głównie pszenicę, co jest uniwersalne. Nadaje się do obu, ale nie jest optymalny. mówi Karłow. „Otrzymujemy formy pszenicy, które w przyszłości, mamy nadzieję, staną się odmianami o pożądanych cechach konsumenckich. Mogą być używane do określonych celów. Powiedzmy, że jeden do produkcji makaronu, drugi do produkcji chleba, trzeci do biopaliw. W zasadzie pewna skrobia jest również wykorzystywana w farmakologii” – zauważył akademik.

szara strefa

Jednak naukowcy przyznają, że chociaż zasiew edytowanej pszenicy na polach jest jeszcze odległy, jest to poważnie utrudnione przez niedoskonałość rosyjskiego ustawodawstwa, a edycja genomu upraw pozostaje „w szarej strefie”.

„Myślę, że poczekamy, aż nasze odmiany będą mogły zostać zarejestrowane”, mówi akademik Giennadij Karłow. - Tworzenie odmiany to bardzo długi proces, zajmuje około 10-20 lat. Ale mamy nadzieję, że przejdziemy tędy szybciej”.W Rosji w 2016 r. uchwalono ustawę zakazującą uprawy i hodowli genetycznie zmodyfikowanych roślin i zwierząt w Rosji, z wyjątkiem prac naukowych.

Jednak rośliny, które przeszły edycję genetyczną przy użyciu technologii CRISPR / Cas9, nie są uważane przez wiele szkół naukowych za „klasyczne” GMO. W końcu edytowane są „własne” geny ciała, a po edycji w genomie nie pozostaje żadna obca informacja genetyczna, są to znacznie bardziej przewidywalne i kontrolowane zmiany.

Naukowcy wiążą swoje nadzieje z przyjęciem nowelizacji ustawy o GMO.

„Planuje się, że genetycznie zmodyfikowane i genetycznie edytowane rośliny zostaną oddzielone”, mówi Giennadij Karłow. - W przypadku genetycznie modyfikowanych najprawdopodobniej zakaz zostanie utrzymany, chociaż nadal istnieje na świecie tendencja do dopuszczania tych roślin. Ale z naszej strony naprawdę mamy nadzieję, że edytowane genetycznie nadal będą dozwolone”.

Naukowcy otrzymali już dwa patenty na nowe technologie edycji. Oczekuje się jeszcze dwóch wniosków patentowych dotyczących samych linii z redakcją genów.

„Nie ma sensu bać się organizmów modyfikowanych genetycznie, nie są one gorsze od nowych odmian hodowlanych, a pod pewnymi względami nawet lepsze pod względem bezpieczeństwa, jeśli próbujemy wziąć pod uwagę pewne nieznane zagrożenia” – mówi Alexander Panchin. Doktorant starszy pracownik naukowy w Charkiewiczowskim Instytucie Problemów Przesyłania Informacji Rosyjskiej Akademii Nauk oraz członek Komisji Rosyjskiej Akademii Nauk ds. Zwalczania Pseudonauki. - Dlatego stosunek do nich z punktu widzenia prawa powinien być taki sam, jak stosunek do zwykłych odmian hodowlanych. Wydaje mi się, że przyjęcie takich przepisów dałoby duży impuls krajowej inżynierii genetycznej. Mamy wielu specjalistów, którzy posiadają wszystkie niezbędne kwalifikacje i umiejętności, aby to zrobić, stworzyć. Jedyne, co ich powstrzymuje, to zrozumienie, że nie ma sensu robić tego w Rosji, a jest drenaż mózgów, drenaż kompetentnego personelu, jest poczucie beznadziejności, gdy naukowcy nie mogą zrobić tego, co chcieliby zrobić, z korzyścią dla ludzkości”.

Takie technologie z pewnością muszą być rozwijane przynajmniej na wypadek wystąpienia siły wyższej. Wystarczy przypomnieć w tym względzie historię COVID-19 – twierdzą naukowcy. Kiedy się pojawiła, Rosja jako pierwsza stworzyła szczepionkę. Stało się tak, ponieważ w NICEM im. N.F. Gamalei od wielu lat badają i rozwijają technologie szczepionek opartych na adenowirusach. A w rolnictwie nikt nie jest odporny na pojawienie się nowej szkodliwej choroby, która przełamie jakąkolwiek ochronę obecnych odmian. A narzędzie do edycji będzie najbardziej optymalne do rozwiązania tego problemu wspólnie z hodowcami i patologami roślin.

Więc prace w VNIISB idą pełną parą. W chwili obecnej w ramach centrum genomicznego stworzono zredagowaną pszenicę. Dokonano tego w ścisłej współpracy z zespołem kierowanym przez Sergeya Dolgova z Instytutu Chemii Bioorganicznej RAS i Elenę Salinę z ICG SB RAS.

W Rosji jest to pierwsze udane doświadczenie w pozyskiwaniu edytowanej pszenicy.

bbabo.Net