• Voorbereiding van een DNA-monster in het laboratorium
    Genoomredigeren

Genoomredigeren

Overzicht

In een notendop
De term genoomredigeren omvat een aantal technieken. Met al deze methoden kunnen afzonderlijke bouwstenen van het DNA gericht en nauwkeurig worden veranderd.

Voordelen
Veel voorbeelden laten zien dat nieuwe plantenvariëteiten hierdoor sneller en nauwkeuriger kunnen worden gekweekt als voorheen.

Nadelen
Maatschappelijke acceptatie ontbreekt (nog).

Ontwikkeling
Toepassing in de plantenveredeling in de praktijk sinds 2012.

Toepassing bij KWS
KWS onderzoekt de mogelijkheden van deze innovatieve methoden.

De nieuwe veredelingsmethoden vullen de hulpmiddelen van de landbouwer aan en bieden extra mogelijkheden om de plantenveredeling gericht te verbeteren. De gevolgen van de klimaatverandering, nieuwe schimmelinfecties, de wens van minder bemesting op het veld en kwalitatief hoogwaardige landbouwproducten: kwekers reageren op deze uitdagingen van een duurzame landbouw met nieuwe variëteiten en gebruiken daarvoor de meest geschikte veredelingsmethoden. Dankzij hun eenvoud in gebruik zien we dan ook grote mogelijkheden in de nieuwe veredelingsmethoden.

Nieuwe veredelingsmethoden

De geschiedenis van de plantenveredeling begon met de selectie van met name wenselijke eigenschappen. Hierna kwamen kruisveredeling, hybrideveredeling en mutatieveredeling, en later de genetische modificatie en markergestuurde veredeling, om slechts enkele technieken te noemen. Deze ontwikkeling was noodzakelijk om nieuwe oplossingen te bieden voor de voortdurend toenemende behoeften van de maatschappij. Momenteel zijn we bezig om de mogelijkheden verder uit te breiden.

kws_innovation_genome_editing_nl.png

Video over genoomredigeren

De methoden van genoomredigeren in een oogopslag

De nieuwe procedures kunnen op veel verschillende manieren worden gebruikt. Afhankelijk van hun toepassing kunnen sommige methoden genetisch gemodificeerde planten opleveren. Het is daarom belangrijk om deze procedures genuanceerd te beoordelen.

Zinkvingers, TALEN en CRISPR/Cas kunnen op verschillende manieren worden toegepast. Varianten 1 en 2 zijn producten van procedures waarbij geen genoverdracht plaatsvindt. Een selectie laat zien hoe planten met deze nieuwe procedures ontstaan.

CRISPR/Cas*

In tegenstelling tot TALEN en zinkvinger zorgt een nucleïnezuur-eiwit-complex voor het binden en knippen. Het nucleïnezuur herkent op welke plaats in het genoom moet worden geknipt. Het eiwit heeft de taak om het DNA zorgvuldig te knippen. Er worden geen genen - noch van een vreemde noch van een aanverwante soort - ingebracht. Ook hier worden mutaties op vooraf bepaalde plaatsen gecreëerd.

ODM*

Bij deze nieuwe methoden wordt gebruik gemaakt van oligonucleotiden om individuele DNA-bouwstenen op vooraf bepaalde plaatsen in het genoom te veranderen. Het resultaat is een mutatie, een verandering in het genetisch materiaal (genoom), zoals dit ook in de natuur gebeurt.

Zinkvinger*

Net zoals bij ODM worden hier ook mutaties op vooraf bepaalde plaatsen gecreëerd. Er worden eiwitten (zinkvingernucleasen) gebruikt die uit twee functionele gebieden bestaan. Het zinkvingerdeel van het eiwit bindt zich aan het gewenste gen in het genetisch materiaal van de plant. Het nucleasedeel zorgt ervoor dat nauwkeurig in het DNA wordt geknipt.

TALEN*

Zoals bij zinkvingers zorgt een eiwit, dat uit twee functionele gebieden bestaat (DNA-bindend gebied en nuclease), ervoor dat een bepaald fragment van het genetisch materiaal herkend wordt en het DNA op dat punt wordt geknipt. Er worden geen genen - noch van een vreemde noch van een aanverwante soort - ingebracht. Mutaties worden op vooraf bepaalde plaatsen gecreëerd.

*in varianten 1/2

  • Mensen bij KWS

    Genoomredigeren maakt een nauwkeurigere plantenveredeling mogelijk. De verschillende toepassingen dienen op regelgevend niveau gedifferentieerd te worden geëvalueerd.

    Anja Matzk, Head Regulatory Affairs Biotechnologie
    anja_matzk.jpg

Genoomredigeren

De nieuwe methoden breiden de hulpmiddelen van de landbouwer verder uit. Met genoomredigeren kunnen veredelingsdoelen sneller en nauwkeuriger worden bereikt als voorheen en hierdoor kan de genetische variatie van een grotere verscheidenheid aan gewassen worden uitgebreid. Een voorbeeld:

  • Zekerstellen van de opbrengstverhoging
  • Verhoogde resistentie van planten tegen ziektes, plagen en abiotische stress
  • Hoogwaardige zaden en landbouwproducten
  • Vermindering van het gebruik van hulpbronnen
  • Verhoging van de energie- en nutriëntengehalte
  • Niche-gewassen en gewassen die alleen met zeer hoge kosten kunnen worden gekweekt, hebben voordeel van de verdelingsvoortgang.

Hoe werken de nieuwe methoden? CRISPR/Cas als voorbeeld van genoomredigeren.

kws_key_visual_genome_editing_1.png

Zoeken
Als eerste stap leidt de kweker een enzym (nuclease) naar de gewenste plaats in het genoom.

Knippen
De nuclease knipt het DNA nauwkeurig en brengt een dubbelstrengsbreuk tot stand.

Herstellen
Het reparatiesysteem van de cel voegt het DNA weer samen. Daarbij kunnen bouwstenen verwijderd, toegevoegd of uitgewisseld worden - dit is het beslissende moment van DNA-modificatie.

Een overzicht van onze veredelingsmethoden

Kruising en selectie

Ouderplanten die de gewenste eigenschappen bezitten worden met elkaar gekruist. Het zaad van de grootste en meest productieve planten wordt opnieuw gezaaid.

Lijnveredeling

Hierbij worden twee ouderlijnen gekruist die elkaar qua gewenste eigenschappen zo veel mogelijk aanvullen. De beste planten worden geselecteerd en opnieuw gekruist.

Veredeling van hybriden

Bij de veredeling van hybriden worden twee genetisch verschillende ouderlijnen gekruist.

Cel- en weefselkweek

Van individuele plantencellen worden op een voedingsbodem in het laboratorium hele planten gekweekt.

Markers

Met behulp van moleculaire markers worden eigenschappen van planten geanalyseerd.

Fenotypering

Hier worden de eigenschappen van een veredelplant in het veld onderzocht. Moderne technieken voor geautomatiseerde meting en analyse worden daarbij toegepast.

Genetische modificatie

Hier worden gericht afzonderlijke genen of gensegmenten van het DNA in het genoom van het gewas ingebracht.

Genetisch onderzoek

Hier worden de holistische opbouw en biologische functie van het plantengenoom bestudeerd.

Genoomredigeren

De term genoomredigeren omvat een aantal technieken. Met behulp hiervan kunnen afzonderlijke bouwstenen van het DNA gericht en nauwkeurig worden gemodificeerd.

Contact

Uw contact

KWS Benelux Bieten

22 Avenue des Alliés
7540 Kain
België

Tel.: +32 (0) 476 617 333

E-mail: info.bieten@remove-this.kws.com

Open adres in Google Maps

KWS Benelux Maïs

Hulstbaan 266
9112 Sinaai
België

Tel.: +32 (0) 3449 0220
Fax: +32 (0) 3449 2089

E-mail: info@remove-this.kwsbenelux.com

Open adres in Google Maps