Hur nya linjer av vete skapades med hjälp av genomredigering, vilka egenskaper det förvärvade och hur den nya tekniken skiljer sig från skapandet av genetiskt modifierade organismer, berättas vid All-Russian Research Institute of Agricultural Biotechnology. Wheat 2.0

Forskare från Genomic Center vid All-Russian Research Institute of Agricultural Biotechnology (VNIISB), medlemmar av Kurchatov Genomic Center-konsortiet, har börjat skapa speciella linjer av vete, vars genom modifieras med CRISPR/Cas9-redigeraren.

"För första gången i Ryssland har vi skapat ett separat område - ett laboratorium för digital fenotypning av redigerade växter som en del av utvecklingen av det genomiska centret", säger Mikhail Divashuk, kandidat för biologiska vetenskaper, chef för genomiskt centrum-VNIISB . – Det mest intressanta vi gör är nog att skapa och studera fullfjädrade redigerade växter. Och mest av allt är vi intresserade av den viktigaste matgrödan i Ryssland - vete.

Hjärtat i allt detta är CRISPR/Cas9-teknologin som används för riktad genomredigering, men den ryska teknologin är mycket bredare än bara CRISPR/Cas9. När allt kommer omkring kan eleverna nu helt enkelt ordna om vissa delar av genomet i ett provrör i laboratorieklasser.

Forskare använder målmedvetet redigeringsteknik för att producera förbättrade vetelinjer. Det är nödvändigt att välja en viktig gen, bestämma vilka punktförändringar vi vill göra i denna gen, skapa en vektor, sedan bombardera en liten vetegroddar med guldpartiklar tillsammans med de utvecklade vektorerna, odla växtceller in vitro, regenerera, anpassa, alla kontroller, och äntligen få en fullvärdig växt som redan lever för sig själv och förökar sig normalt. Så det kan redan användas för att skapa en variation.

Vete kan förbättras på flera sätt.

"Du kan målmedvetet förbättra dess kvalitet och stabilitet, eller så kan du till exempel minska dess vegetationsperiod - och då mognar den snabbare", förklarar Mikhail Divashuk.

I Ryssland är förutsättningarna för att odla växter olika överallt. Vetet i Moskva-regionen växer under förhållandena i den icke-svarta jordregionen, i motsats till Voronezh. Jorden och klimatet i Krasnodar-territoriet har sina egna egenskaper, medan Sibirien har sina egna. Någonstans är det nödvändigt för vetet att mogna snabbare, att "pumpa" spannmålen med näringsämnen innan värmen eller torkan, förklarar forskaren.

På grund av förmågan att redigera gener på ett målinriktat sätt kan nu vetesorter "anpassas" till miljöförhållanden mycket snabbare än med klassiska förädlingsmetoder.

"Vårt institut, i samarbete med kollegor från två andra ryska institut (IBCh och ICG), tog emot genetiskt redigerat vete för första gången i Ryssland", säger akademiker Gennady Karlov, chef för All-Russian Research Institute of Agricultural Biotechnology. "Och för första gången i världen redigerade vi flera gener. En sådan gen (VRN1) är associerad med vetets levnadssätt - trots allt finns det vår- och vinterformer. Som ett resultat av redigeringsarbetet ser vi tidigare rubrikdatum. Detta kan användas för torra områden där vetesorter med kortare växtsäsong krävs."

Smält gödselmedel

Ett annat viktigt område i redigeringen av sorter är växternas smältbarhet av gödningsmedel. En betydande del av priset som ingår i spannmålsskörden är trots allt mängden gödselmedel som tillförs, förklarar experter.

Intervention i genomet gör att du kan ändra den kvalitativa sammansättningen av produkter som kan erhållas från vete - mjöl, pasta, spannmål. Man kan kombinera redigerade gener på ett sådant sätt att man får till exempel resistent stärkelse som bryts väldigt dåligt ner i kroppen. Således kan du få en kostprodukt som har färre kalorier. Med en annan kombination av gener kommer brödet att förfalla långsammare.

”Nu är det främst vete som odlas, vilket är universellt. Det passar för båda, men det är inte optimalt. säger Karlov. ”Vi får in former av vete, som i framtiden, vi hoppas, ska bli sorter med önskade konsumentegenskaper. De kan användas för specifika ändamål. Låt oss säga att en är för produktion av nudlar, den andra är för produktion av bröd, den tredje är för biobränslen. I princip används viss stärkelse även inom farmakologin”, konstaterade akademikern.

gråzon

Men forskare medger att medan sådd av redigerat vete på fälten fortfarande är långt borta, är detta allvarligt hämmat av ofullkomligheten i rysk lagstiftning, och medan genomredigering av grödor förblir "i gråzonen".

"Jag tror att vi kommer att vänta tills våra sorter kan registreras", säger akademikern Gennady Karlov. – Att skapa en sort är en väldigt lång process, det tar ungefär 10-20 år. Men vi hoppassera den här vägen snabbare.”I Ryssland antogs 2016 en lag som förbjöd odling och uppfödning av genetiskt modifierade växter och djur i Ryssland, med undantag för vetenskapligt arbete.

Växter som har genomgått genetisk redigering med CRISPR/Cas9-teknologi anses inte vara "klassiska" GMO av ett antal vetenskapliga skolor. När allt kommer omkring redigeras "deras egna" gener i kroppen, och efter redigeringen främmande genetisk information kvar inuti genomet, dessa är mycket mer förutsägbara och kontrollerade förändringar.

Forskare kopplar ihop sina förhoppningar med antagandet av ändringar i lagenetiskt modifierade organismer.

"Det är planerat att genetiskt modifierade och genetiskt redigerade växter ska separeras", säger Gennady Karlov. – För genetiskt modifierade kommer med största sannolikhet förbudet att finnas kvar, även om det fortfarande finns en tendens i världen att tillåta dessa växter. Men för vår del hoppas vi verkligenetiskt redigerade fortfarande kommer att tillåtas.”

Forskare har redan fått två patent för ny redigeringsteknik. Ytterligare två patentansökningar är under behandling för de genredigerade raderna.

"Det är inte rationellt att vara rädd för genetiskt modifierade organismer, de är inte värre än nya förädlingsvarianter, och på vissa sätt till och med bättre säkerhetsmässigt, om vi försöker ta hänsyn till några okända risker", säger Alexander Panchin. Doktorand seniorforskare vid Kharevich Institute for Information Transmission Problems vid Ryska vetenskapsakademin och medlem av Russian Academy of Sciences Commission for Combating Pseudoscience. – Därför bör inställningen till dem ur lagens synvinkel vara densamma som inställningen till vanliga förädlingssorter. Det förefaller mig som om sådana lagar antogs skulle det ge en stor impuls till inhemsk genteknik. Vi har många specialister som har alla nödvändiga kvalifikationer och färdigheter för att göra detta, att skapa. Det enda som stoppar dem är förståelsen att det inte är någon mening med att göra detta i Ryssland, och det finns en kompetensflykt, ett tömning av kompetent personal, det finns en känsla av hopplöshet när forskare inte kan göra vad de skulle vilja göra, gynnar mänskligheten."

Sådan teknik måste definitivt utvecklas åtminstone i fall av force majeure-förhållanden. Det räcker att i detta avseende påminna om historien om COVID-19, säger forskare. När det dök upp var Ryssland först med att skapa ett vaccin. Detta hände eftersom på NICEM dem. N.F. Familjen Gamalei har studerat och utvecklat adenovirusbaserade vaccinteknologier i många år. Och inom jordbruket är ingen immun mot uppkomsten av en ny skadlig sjukdom som kommer att bryta igenom alla skydd av nuvarande sorter. Och redigeringsverktyget kommer att vara det mest optimala för att lösa detta problem tillsammans med uppfödare och växtpatologer.

Så arbetet är i full gång på VNIISB. För tillfället har ett redigerat vete skapats inom ramen för genomcentret. Detta gjordes i nära samarbete med ett team ledd av Sergey Dolgov från Institute of Bioorganic Chemistry RAS och Elena Salina från ICG SB RAS.

I Ryssland är detta den första framgångsrika erfarenheten av att få redigerat vete.

bbabo.Net