К 2025 году у ученых будет больше данных о геномике, чем об астрономии
Ученые делают невероятные успехи в создании долгосрочных решений по улучшению сельскохозяйственных культур путем модификации генетических посевных материалов
Цель заключается в том, чтобы предоставить фермерам доступ к более урожайным агрокультурам, с меньшей зависимостью от пестицидов и большей устойчивостью к неблагоприятным погодным условиям.
Новые технологии генной инженерии, такие как CRISPR (Clustered Regular Interspaced Short Palindromic Repeats) и RTOD (Rapid Trait Development System) позволяют модифицировать живые организмы более легко и просто.
По данным Фонда Генриха Болля, со штаб-квартирой в Берлине, на сегодня более 1000 исследовательских центров генерируют данные о последовательностях генома в «бешеном темпе». К 2025 году будет больше данных о геномике, чем о астрономии, утверждают эксперты.
Идентификация и патентование ключевых последовательностей генов в сельскохозяйственных культурах – не новость, а вот включение последовательностей в живые культуры – это, действительно, прорывная новая технология, способная кардинально изменить отрасль. Это уже не столько чтение геномов, сколько возможность писать и переписывать ДНК. Растущий список методов генной инженерии, основанный на быстром, гибком «редактировании генов» и синтезе ДНК, обещает, что коды ДНК культур могут быть легко изменены с использованием цифровых и лабораторных инструментов.
Какие компании активно занимаются технологией редактирования генов
Ученые из лаборатории Cold Spring Harbor (CSHL), Нью-Йорк, преуспели в использовании технологии CRISPR на растениях томата, чтобы быстро генерировать различные варианты культуры, меняя такие характеристики, как форма и размер плодов, а также вид самого растения.
Многочисленные потенциальные применения CRISPR включают исправление генетических дефектов и повышение устойчивости растений к болезням, говорят ученые, подчеркивая, что данный метод можно применять для селекции всех топливных, кормовых и пищевых культур, включая пшеницу, кукурузу, рис и сорго.
Используя технологию CRISPR для изменения регуляторных последовательностей, команда CSHL оказывает на количественные характеристики. Что выгодно для коммерческого сельского хозяйства, так это гибкость генетических вариаций, производимых при помощи CRISPR, а не удаление или инактивация белков,и это оказывает более тонкое влияние на культуры, отмечают специалисты. «То, что мы продемонстрировали с каждым из признаков, - это способность использовать CRISPR для генерации новых генетических и характерных вариаций, которые селекционеры могут использовать для адаптации растения в соответствии с условиями», - говорит ведущий научный сотрудник и профессор CSHL Захари Липпман в пресс-релизе компании. - «Каждая черта теперь может контролироваться наподобие того, как лампочка контролируется переключателем, технология работает с родной ДНК и улучшает только то, что уже предоставила природа».
Другая ведущая компания в области редактирования генов находится в Саскачеване, Канада, и была открыта в январе 2017 года. Целью этой компании Yield10 является разработка новых технологий для повышений урожайности культур в рамках глобальной продовольственной безопасности.
Внимание сосредоточено на выявлении новых признаков, способствующих росту урожайности значимых североамериканских коммерческих культур, включая рапс, сою и кукурузу. «Рапс, соя и кукуруза являются наиболее ценными рынками для передовых биотехнологических семян», считают в компании Yield10. – «Эти коммерческие культуры в настоящее время представлены, в основном, ГМО с устойчивостью к гербицидам и вредителям, а мы разрабатываем новые черты урожайности, чтобы «укладываться» в существующую гермоплазму».
Деятельность Yield10 отличается фундаментальным фокусом на «создание лучших растений» на основе передовой метаболической инженерии для обнаружения и развертывания новых генов признаков урожайности, которые повышают эффективность фотосинтеза и превращают фиксированный углерод в семена или биомассу.
В 2017 году Yield10 подписал лицензию на исследования с Monsanto на тестирование нового гена урожайности для сои. Также компания разрабатывает ряд признаков для повышения содержания масла в масличных культурах с помощью редактирования генома. «Принятие технологии редактирования генома в географических регионах за пределами США может расширить возможности увеличить урожайность растений», поясняют ученые.
Недавно Monsanto представила генетически модифицированные семена хлопчатника и сои, устойчивые к гербициду дикамба. Согласно данным Monsanto, эти продукты захватили более 20% американских соевых полей и 50% полей хлопчатника в США всего за два года. В перспективе, Monsanto рассчитывает занять своими семенами более чем 50% рынка сои США в 2019 году. «Существует ряд компаний, которые производят генетически модифицированные семена», - говорит Скотт Партридж, вице-президент Monsanto по глобальной стратегии. - «Аграрии могут отказаться от использования наших продуктов, если они того пожелают, но мы хотим убедиться, что у них есть этот выбор».
Компания Cibus Global расположена в Сан-Диего. Благодаря тому, что индустрия переходит от своей исторической направленности на трансгенную технологию к новой области нетрансгенного размножения растений посредством целевого мутагенеза, Cibus предлагает свой подход – усовершенствованную систему генного редактирования под названием RTDS.
«Наш первый коммерческий урожай рапса из отредактированных семян является устойчивым к гербицидам, производительным и мы легко получает нужные нам признаки в лаборатории, продавая семена напрямую», - говорит Джеймс Радтке, который курирует разработку продукта Cibus.
Сейчас Cibus ищет партнеров и продолжает работу над программами по льну, рису и картофелю. Рис и лен предполагается сделать устойчивыми к гербицидам, а картофель – к фитофторозу.
Источник: agroxxi.ru |
