site.btaТПС: Научен пробив в сферата на генното модифициране ще доведе до създаването на по-устойчиви и по-вкусни сортове домати

Израелски и китайски учени са разработили новаторски метод за генна модификация, при който успешно са изменени различни характеристики на доматите като размер, вкус, хранителни качества, както и устойчивост на болести, горещини и суша, обяви днес Телавивският университет, цитиран от израелската новинарска агенция ТПС. 

Методът, който използва подобрен вариант на технологията „КРИСПР-Кас9“ (CRISPR-Cas9), позволява да бъдат обработвани едновременно няколко гена, което е дългогодишно предизвикателство пред земеделската наука, поради сложната и многопластова структура на геномите на растението. В наскоро публикувана статия в научното списание „Нейчър Къмюникейшънс“ (Nature Communications) изследователите демонстрират възможността да влияят на ключови качества на доматите като вкус, форма и усвояване на хранителните вещества. 

„Генетичната модификация на земеделските култури е сложен процес. Нашият метод преодолява сериозни предизвикателства и може да бъде използван за изучаване и влияние върху набор от характеристики на определени култури като устойчивост на болести и суша“, заявяват изследователите. 

Проектът е ръководен от професорите Ейлон Шани и Итай Мейроуз, заедно с докторанта Амихай Берман от катедрата „Наука за растенията и хранителна сигурност“ в Телавивския университет. Те си сътрудничат с Нин Су и д-р Юцин Джан от Университета на Китайската академия на науките в Пекин и д-р Оснат Янай от израелската агротехнологична компания „НетаГеномиЕкс“ (NetaGenomiX). 

„КРИСПР“ (CRISPR) означава клъстерирани редовно разположени кратки палиндромни повторения. Това е мощен инструмент, който позволява на учените да модифицират гените с точност и ефикасност. Технологията работи на принципа на молекулярните ножици: специализиран протеин (често Кас9) е насочен от малки части от РНК към конкретно местоположение в ДНК-то. Веднъж достигнали целта си те правят прорез, с което се позволява на учените да премахват, изключват или заменят определени гени. 

В сложните организми като растенията обаче много гени принадлежат към семейства от подобни гени, които имат припокриващи се функции. Това създава проблем, познат още като генетичен излишък – когато един ген е променен, друг ген от същото семейство компенсира, което затруднява откриването на промени.

Научният пробив се основава на две сериозни иновации. Първо, учените подобряват мащабируемостта на „КРИСПР-Кас9“, чрез разработване на система, която може да се прицели в хиляди гени едновременно. 

За да бъде преодолян вторият проблем на генетичния излишък, „се прицелихме в едновременното изменение на цели семейства от подобни гени“, заяви Берман. „В предходно изследване разработихме специален алгоритъм, който работи със списък от целеви гени и определя отделна „КРИСПР“ единица за всеки един от тях – или за група от подобни гени – за да предизвика търсените промени. Това ни позволи да създадем богата библиотека от „КРИСПР“. 

В рамките на това изследване, учените създават библиотеката „КРИСПР“ – обширна колекция от персонализирани инструменти за генна модификация, като всеки от тях е създаден да се прицелва в различен ген или група от подобни гени в генома на домата. Тази „КРИСПР“ библиотека позволява на учените да преодолеят проблема на излишъка като едновременно изменят хиляди гени на стотици растения. Всяко растение е обект на различно генетично изменение, което позволява на изследователите да наблюдават кои промени водят до разлики в характеристиките като сладост, форма на плода или устойчивост на болести. 

Докато по-ранните тестове на алгоритъма бяха успешни в моделното растение тале кресон (Arabidopsis thaliana), новото изследване е първо приложение в културните растения. Екипът създава десет библиотеки „КРИСПР“ съдържащи около 15,000 различни единици за генни изменения предназначени за генома на домата. Впоследствие тези изменения са приложени в около 1300 доматени растения, като всяко от тях променя различна група гени. 

Израелската компания „НетаГеномиЕкс“ е получила разрешение да използва технологията с търговска цел. Идеята е да се развият подобрени растения, които не са ГМО, но и които са приспособени към климатичните промени и могат да донесат действителни ползи както за производителите, така и за потребителите. 

„Вярваме, че нашето изследване ще открие пътя към селектирането на подобрени сортове от множество земеделски култури и цялостно ще развие науката за растенията“, добави Берман. „В последващите изследвания работим за развиването на допълнителни избрани характеристики в домата и в ориза“.

(Тази информация се разпространява по споразумение между БТА и ТПС)