Tomate Recoltă nouă pentru prima dată prin editarea genomului
Oamenii de știință din Brazilia, SUA și Germania au creat pentru prima dată o nouă plantă cultivată dintr-o plantă sălbatică - strămoșul roșiei de astăzi - folosind un proces modern de editare a genomului.
4 octombrie 2018 - 11:50 a.m. de Dr. Christina Heimken
Noua roșie cultivată (dreapta) are diverse caracteristici de domesticire care o deosebesc de planta sălbatică (stânga). Imagine: Agustin Zsögön/Nature Biotechnology.
Culturi precum grâul și porumbul ia o Treceți prin mii de ani de proces de reproducere. Procedând astfel, oamenii au schimbat treptat proprietățile plantelor sălbatice pentru a le adapta nevoilor lor. Un motiv a fost și este randamentul mai mare. Cand "Efect secundar" reproducerea a dus la o scăderea diversității genetice și pierderea altor proprietăți utile. Acest lucru este demonstrat, printre altele, de o susceptibilitate crescută la boli, gust slab și un conținut redus de vitamine și nutrienți al soiurilor moderne. Oamenii de știință din Brazilia, SUA și Germania au creat acum pentru prima dată o nouă plantă cultivată dintr-o plantă sălbatică într-o generație folosind CRISPR-Cas9, un proces modern de editare a genomului: pornind de la o „roșie sălbatică”, au creat simultan diverse caracteristici utile ale plantelor fără a pierde proprietățile genetice valoroase ale plantei sălbatice. Rezultatele sunt publicate în numărul curent al revistei "Nature Biotechnology".
„Noua metodă ne permite să începem de la zero și să începem din nou un proces de domesticire”, spune biologul prof. Dr. Jörg Kudla de la Westphalian Wilhelms University din Münster, care și echipa sa sunt implicați în studiu. „Putem folosi toate cunoștințele despre genetică și domesticire a plantelor pe care cercetătorii le-au acumulat în ultimele decenii. Putem păstra potențialul genetic și proprietățile deosebit de valoroase ale plantelor sălbatice și, în același timp, generăm caracteristicile dorite ale culturilor moderne în cel mai scurt timp posibil. ”Cercetătorii au investit aproximativ trei ani de muncă în studiile lor.
om de stiinta ales ca Planta de pornire pentru proiectul dvs. de pionierat sălbăticie Roșie Solanum pimpinellifolium din America de Sud, strămoșii tomatelor cultivate de astăzi. Planta sălbatică are doar fructe de mărimea mazării și are un randament redus - două proprietăți care o fac inadecvată ca plantă cultivată. Pe de altă parte, fructele sunt mai aromate decât roșiile moderne, care și-au pierdut gustul prin reproducție. Fructele sălbatice conțin, de asemenea, mai mult licopen. Acest așa-numit receptor radical, din punct de vedere tehnic un antioxidant, este considerat sănătos și în acest context este un ingredient de dorit.
Oamenii de știință au modificat plantele sălbatice cu ajutorul „Multiplex-CRISPR-Cas9”, astfel încât plantele fiice au avut mici modificări genetice în șase gene. Aceste gene cruciale au fost identificate prin cercetări din ultimii ani și sunt considerate a fi cheile genetice ale caracteristicilor roșiilor domesticite. Mai exact, oamenii de știință au creat următoarele schimbări în comparație cu roșiile sălbatice: Fructele sunt de trei ori mai mari decât cele ale plantei sălbatice, ceea ce corespunde dimensiunii unei roșii cocktail. Numărul fructelor este de zece ori, iar forma lor este mai ovală decât cea a fructului sălbatic rotund. Această proprietate este populară, deoarece fructele ovale sunt mai puțin susceptibile să se deschidă atunci când plouă decât rudele lor rotunde. Plantele au, de asemenea, un obicei mai compact.
A o altă caracteristică importantă nouă: Conținut de licopen la nou tomate crescute este de peste două ori mai mare decât în specia mamă sălbatică și chiar mai mult de cinci ori mai mare decât în specia tomate cocktail convenționale. „Aceasta este o inovație decisivă, care nu poate fi realizată cu tomatele cultivate convenționale prin reproducere. Licopenul poate ajuta la prevenirea cancerului și a bolilor cardiovasculare. Din punct de vedere al sănătății, roșiile pe care le-am creat probabil au o valoare adăugată în comparație cu roșiile cultivate convenționale și alte legume care conțin licopen doar în cantități foarte limitate ”, subliniază Jörg Kudla. Până acum, crescătorii au încercat în zadar să crească din nou conținutul de licopen din roșiile cultivate. În acele cazuri în care a reușit, a fost în detrimentul conținutului de beta-caroten, care are, de asemenea, un efect de protecție a celulelor și, prin urmare, este un ingredient valoros.
Jörg Kudla rezumă dilema creșterii moderne: „Plantele utile de astăzi au fost create prin reproducere - cu toate avantajele și dezavantajele lor. Multe proprietăți, cum ar fi rezistența, s-au pierdut și ar putea fi recâștigate - dacă este deloc - printr-un laborios reîncrucișare cu planta sălbatică de zeci de ani. Deoarece trăsăturile care sunt determinate de interacțiunea a numeroase gene nu pot fi restaurate prin reproducerea clasică. Domesticarea seamănă cu o stradă cu sens unic în multe privințe. Cu editarea modernă a genomului putem profita de planta sălbatică și putem rezolva această problemă de reproducere. Pe scurt: The „domesticire de novo” moleculară ascunde un potențial enorm - de asemenea la pentru a crea noi proprietăți dorite.„În plus, acum va fi posibil, de exemplu, transformarea plantelor care sunt foarte sănătoase, dar care nu au fost încă utilizate sau utilizate doar într-o măsură foarte limitată de către oameni, prin mărirea țintită a fructelor lor sau îmbunătățirea altor caracteristici de domesticire în plante complet noi utile.
La metoda: Oamenii de știință au folosit metoda CRISPR-Cas9, în jurul Genele în Planta de tomate Solanum pimpinellifolium prin așa-numitele Pierderea inactivantă a mutațiilor funcționale vizate. Dintre plantele modificate genetic în acest fel, au ales plante mamă potrivite după ce au crescut. Cercetătorii și-au verificat plantele fiice pentru caracteristicile lor vizibile din exterior și le-au analizat proprietățile. Oamenii de știință de la Universitatea Federală din Viçosa și Universitatea din São Paulo (Brazilia), Universitatea din Minnesota (SUA) și Westphalian Wilhelms University din Münster (Germania) au luat parte la studiu. Lucrarea a fost susținută financiar de Ministerul Federal al Educației și Cercetării și, din partea braziliană, de agenția de finanțare pentru învățământul superior CAPES, Consiliul Național de Cercetare CNPq și organizația de cercetare FAPESP. (Sursa: Westfälische Wilhelms-Universität Münster)