• Przygotowanie próbki DNA w laboratorium
    Edytowanie genomu

Edytowanie genomu

Opis

Najważniejsze informacje
Pojęcie edytowanie genomu obejmuje wiele różnych metod. Dzięki nim można zmieniać poszczególne elementy składowe DNA w precyzyjny i celowy sposób.

Zalety
 Wiele przykładów wskazuje, że umożliwia to szybszą i bardziej precyzyjną hodowlę nowych odmian roślin.

Wady
Akceptacja społeczeństwa wciąż otwarta.

Rozwój
Zastosowanie w praktycznej hodowli roślin od 2012 roku.

Zastosowanie w KWS
KWS bada potencjał tych innowacyjnych metod.

Te nowe metody hodowli uzupełniają gamę narzędzi dostępnych dla hodowców i oferują dodatkowe możliwości udoskonalania hodowli roślin. Konsekwencje zmiany klimatu, nowe infekcje chorób grzybowych, dążenie do stosowania mniejszej ilości nawozów w uprawach polowych i uzyskiwania wysokiej jakości produktów rolnych: Hodowcy roślin odpowiadają na te wszystkie wyzwania stojące przed zrównoważonym rolnictwem, proponując nowe odmiany i stosując najbardziej odpowiednie metody hodowli. Dzięki prostocie stosowania tych nowych metod hodowli dostrzegamy tkwiący w nich ogromny potencjał.

Nowe metody hodowlane

Historia hodowli roślin rozpoczęła się od selekcji szczególnie pożądanych właściwości. Następnie zaczęto stosować krzyżowanie, hodowlę mieszańców i hodowlę mutacyjną, a później między innymi inżynierię genetyczną i hodowlę wspomaganą markerami - to nazwy tylko niektórych procedur. Ten rozwój był niezbędny do zapewnienia nowych rozwiązań dla wciąż rosnących potrzeb społeczeństwa. Obecnie pracujemy nad rozszerzeniem tych możliwości.

Wideo dotyczące edytowania genomu
Porozmawiajmy o przyszłości

Metody edytowania genomu w skrócie

Te nowe procedury mogą być wykorzystywane na wiele różnych sposobów. Zależnie od zastosowania, niektóre z nich mogą prowadzić do uzyskiwania roślin genetycznie modyfikowanych. I dlatego ważne jest, by nie oceniać tych procedur bezkrytycznie.

Palce cynkowe, TALEN i CRISPR/Cas mogą być stosowane na różne sposoby. Warianty 1/2 są produktami procedur, które nie są związane z transferem genów. Nasza selekcja wskazuje, jak są hodowane rośliny przy użyciu tych nowych procedur.

CRISPR/Cas*

Inaczej niż w przypadku technologii TALEN i palca cynkowego, za tworzenie wiązań i rozszczepiania odpowiada kompleks kwasu nukleinowego i białka. Kwas nukleinowy rozpoznaje, w którym miejscu należy rozszczepić genom. Białko jest odpowiedzialne za precyzyjne rozszczepienie DNA. Nie są wbudowywane żadne geny – ani z gatunku obcego, ani z blisko spokrewnionego. Także w tym przypadku mutacje są wytwarzane we wstępnie zdefiniowanych miejscach.

ODM*

Te nowe metody wykorzystują oligonukleotydy do zmieniania poszczególnych elementów składowych DNA we wstępnie zdefiniowanych miejscach genomu. Efektem jest mutacja, czyli zmiana w materiale genetycznym (genomie), taka jak występuje również w naturze.

Palec cynkowy*.

Podobnie jak w przypadku ODM, mutacje są także wytwarzane we wstępnie zdefiniowanych miejscach. Wykorzystywane są białka (nukleazy palca cynkowego) składające się z dwóch obszarów funkcyjnych. Część proteiny w postaci palca cynkowego wiąże się z żądanym genem materiału genetycznego rośliny. Część nukleazowa odpowiada za precyzyjne rozszczepienie DNA.

TALEN*

Podobnie jak w przypadku palca cynkowego, białko złożone z dwóch obszarów fukcyjnych (obszar wiążący DNA i nukleazy) jest odpowiedzialne za rozpoznawanie określonego odcinka materiału genetycznego i rozszczepienie DNA w tym punkcie. Nie są wbudowywane żadne geny – ani z gatunku obcego, ani z blisko spokrewnionego. Mutacje są wytwarzane we wstępnie zdefiniowanych miejscach.

*w wariantach 1/2

Klucz do edytowania genomu

  • Ludzie w KWS

    Edytowanie genomu umożliwia bardziej precyzyjną hodowlę roślin. Różne programy podlegają zróżnicowanej ocenie pod względem regulaycjnym.

    Anja Matzk, Kierownik ds. Zagadnień Regulacyjnych w Biotechnologii
    anja_matzk.jpg

Edytowanie genomu

Te nowe metody uzupełniają zestaw narzędzi dostępnych dla hodowcy. Edytowanie genomu umożliwia szybsze i bardziej precyzyjne niż kiedykolwiek wcześniej realizowanie celów hodowlanych, co powoduje rozszerzanie zmienności genetycznej dla większej różnorodności odmian. Na przykład:

  • Zapewnianie postępów w plonowaniu
  • Zwiększona odporność roślin na choroby, szkodniki i stres abiotyczny
  • Wysoka jakość nasion i produktów rolnych
  • Zmniejszone wykorzystanie zasobów
  • Znaczne zwiększanie zawartości energii i składników odżywczych
  • Z postępów w hodowli mogą odnosić korzyści nawet uprawy niszowe oraz uprawy bardzo drogie w hodowli.

Jak działają te nowe metody? Edytowanie genomu, na przykład CRISPR/Cas.

kws_key_visual_genome_editing_1.png

Szukaj
Na pierwszym etapie hodowcy wprowadzają enzym (nukleazę) do wybranego miejsca w genomie.

Rozszczepienie
Nukleaza dokładnie rozszczepia DNA i tworzy pęknięcie dwuniciowe.

Regeneracja
System regeneracyjny komórki ponownie łączy DNA. Może to być związane z usunięciem, dodaniem lub wymianą elementów składowych – jest to kluczowy moment zmiany DNA.

Przegląd naszych metod hodowli

Krzyżowanie i selekcja

Krzyżowane są ze sobą rośliny rodzicielskie o pożądanych cechach. Nasiona największych i najbardziej produktywnych roślin są wysiewane ponownie.

więcej więcej

Hodowla liniowa

W tym przypadku krzyżuje się dwie linie rodzicielskie, które się maksymalnie wzajemnie uzupełniają w zakresie pożądanych właściwości. Wybiera się najlepsze rośliny i ponownie je krzyżuje.

więcej więcej

Hodowla mieszańców

W trakcie hodowli mieszańców krzyżuje się dwie genetycznie odmienne linie rodzicielskie.

więcej więcej

Hodowla komórek i tkanek

Całe komórki są regenerowane z poszczególnych komórek rośliny przy użyciu pożywek odżywczych w laboratorium.

więcej więcej

Znaczniki

Znaczniki molekularne umożliwiają kontrolowanie właściwości roślin.

więcej więcej

Fenotypowanie

W tym przypadku cecha rośliny hodowlanej jest badana w warunkach polowych. Do zautomatyzowanej analizy wykorzystywane są nowoczesne technologie.

więcej więcej

Inżynieria genetyczna

W tym przypadku poszczególne geny lub segmenty genów w DNA są celowo wprowadzane do genomu rośliny uprawnej.

więcej więcej

Badania genetyczne

W tym przypadku analizowana jest holistyczna struktura i biologiczna funkcja genomu roślinnego.

więcej więcej

Edytowanie genomu

Pojęcie edytowanie genomu obejmuje wiele różnych metod. Przy użyciu tej metody można uzyskiwać dostęp do poszczególnych komponentów DNA i je precyzyjnie zmieniać.

więcej więcej

Twoja osoba do kontaktów

Thilo Resenhoeft
Thilo Resenhoeft
Tel.: +49 5561 311-1616
Wyślij e-mail
KONTAKT