V novém roce o nových technikách šlechtění (NBT)
15.1.2018 |
Nové techniky šlechtění rostlin (New Breeding Technologies – NBT) se v posledních letech stále více objevují ve zprávách různých vědeckých časopisů i populárních zdrojů. Také Biotrin na ně aktuálně více zaměřuje svoji pozornost. Předně jsme pro vás zpracovali analýzu poznatků vědy a výzkumu v oblasti NBT za uplynulý rok (viz dále) a pravidelně vás budeme informovat o dalších novinkách. V letošním roce též chystáme konferenci o NBT.
Co se týká poznatků vědy a výzkumu, Biotrin provedl analýzu zpráv uveřejněných za loňský rok v týdeníku Crop Biotech Update, který vydává nezisková organizace International Service for the Acquisition of Agri-biotech Applications (ISAAA) v sekci New Breeding Technologies.
V roce 2017 vyšlo v tomto týdeníku 81 článků o NBT. Drtivá většina z nich se zabývala metodou CRISPR/Cas - clustered regularly interspaced pallindromic repeats/CRISPR‑associated (69 článků), 7 článků bylo o metodě TALEN - transcription activator-like effector nucleases, jeden o syntetické biologii; několik článků zmiňovalo NBT obecně (hodnotící studie, legislativa, perspektivy).
V popředí zájmu výzkumníků jsou dle analýzy rýže (18 článků) a rajčata (10 článků); dále se zkoumají řepka olejná, sója, bavlník, citrusy, luskoviny, trávy, ječmen, pšenice, brambory, cukrová řepa, hroznové víno, banány, vodní melouny, tabák či modelová rostlina huseníček rolní (Arabidopsis thaliana).
Výzkum je zacílen buď na samotné zlepšování, zpřesňování metody nebo konkrétně na dosažení lepší kvality a výtěžnosti upravované plodiny. Tzv. “krisprové nůžky”, používané u metody CRISPR/Cas, se mohou využívat k prolomení barier v dosahovaných výnosech.
- Např. u rajčat se pracuje na zvýšení tolerance vůči suchu a vývoji resistence k padlí, velmi nepříjemné chorobě způsobené plísní. Pozitivní výsledky dosahují vědci také v editaci genů působících na růst a větvení rostlin a v důsledku toho ke zvýšení výnosů.
- U vodního melounu dokázali vědci, že technika CRISPR/Cas může vyřadit gen, který způsobuje nežádoucí změny.
- U citrusů je snaha zajistit resistenci vůči chorobě způsobené Xanthomonas citri (Canker). Bakterie napadá listy a plody, vytváří na nich skvrny a decimuje rostlinu.
- Při výzkumné práci s rýží dokázali genetici “vypnout” faktor způsobující samčí sterilitu u hybridů rýže indica a japonica. Společně s pokusy s Arabidopsis se vědcům podařilo najít techniky přesnějšího určení místa, kde má dojít ke změně. Tím dosáhli jen bezvýznamného podílu nechtěných mutací.
- Rovněž výzkumné práce s bavlníkem potvrdily efektivnost metody CRISPR/Cas tak, že nevznikají žádné nežádoucí mutace.
- Řepka olejná patří k polyploidním rostlinám a vědcům se podařilo potvrdit, že mutageneze technikou CRISPR/Cas9 je účinná a nabízí nové způsoby šlechtění řepky i dalších polyploidních druhů rostlin.
- Rostliny tabáku (Nicotiana tabacum) či jejich buňky mohou být využity díky novým technikám šlechtění na produkci glykoproteinů ve farmacii, např. na výrobu protilátek nebo vakcín.
- Krisprování u pšenice má za cíl zajistit rostlinám odolnost vůči padlí.
- U řepy cukrové, jsme zaznamenali výzkumnou práci s použitím techniky TALEN, dalšího ze způsobů editace genomu.
Obecně lze shrnout, že výzkum a vývoj v oblasti nových technik šlechtění (NBT) směřuje k technickému vylepšení metodiky a je další variantou, kdy se genetičtí inženýři pokoušejí zasahovat šikovně, rychle, cíleně do genomu organizmů ve prospěch zajištění dostatku potravy, léků a ochrany životního prostředí. Jedná se o další, nové techniky genetických inženýrů, jiné než je transgeneze, resp. příprava GMO.
Pracoviště, která publikovala své výsledky výzkumu ve sledovaném souboru, patří především k zainteresovaným zemím jako jsou USA, Čína, Japonsko, země EU; zapojují se i další země s místními specifiky jako např. Jižní Korea, Filipíny, Saudská Arábie, Indie, Pakistán aj.
Mezi analyzované články patří i „Přehled dopadů technik editace genomu na rostliny“ (Review of the Impact of Genome Editing Techniques in Plants). Uvádí se, že editování genomu se vyvinulo z původního používání chemických a fyzikálních činidel schopných měnit DNA sekvence. Nyní však jde o biologické nástroje, které se podařilo rychle začlenit do zemědělského biotechnologického výzkumu a přírodních věd. Jedním z významných důkazů je množství publikací, které se týkají technik editace genomu. Např. počet publikací o metodě CRISPR rostl od roku 2010 do 2015 exponenciálně.
V souvislosti s NBT upozorňujeme na užitečnou publikaci EU, která byla představena na High level konferenci k moderním biotechnologiím 28. září 2017 v Bruselu. Publikace je ke stažení zde:
Oblast NBT se vyvíjí velice slibně, nicméně v současnosti stojí svět před problémem, jak editaci genů regulovat. Zda použít pravidla platná pro GMO či nikoliv.
Zdroje: http://www.isaaa.org/ – Crop Biotech Updates
Pro ilustraci uvádíme některé názvy časopisů - zdrojů, ze kterých ISAAA čerpala: Nature, Plant Biotechnology Journal, Plant Cell Reports, Plant and Cell Physiology, The Plant Journal, Journal of Agriculture and Food Chemistry, Frontiers in Plant Science, Plant Physiology, Plant Cell Reports aj.