• KWS-tree-with-sunrise.jpg
    Future

Новые методы селекции и редактирование генома в сельском хозяйстве

Инновации в селекции растений играют жизненно важную роль в сельском хозяйстве, помогая ему идти в ногу с будущими вызовами.

Сегодня сельское хозяйство сталкивается с множеством проблем. Изменение климата вызывает засухи, тепловой стресс и изменчивые условия выращивания. Повышенное количество сельскохозяйственных вредителей и болезней растений угрожает урожайности и питанию сельскохозяйственных культур. Как общество мы не только хотим обеспечить продовольствием растущее население, мы должны также улучшить экономическую, экологическую и социальную устойчивость наших продовольственных систем. Здесь одним из основных аспектов является значительное сокращение таких ресурсов, как пестициды, удобрения и вода. Решение этих проблем требует постоянного улучшения качества семян.

Целью современной селекции растений является предоставление новых сортов, которые производят больше с меньшими затратами.

Более высокий урожай

... производить больше с гектара существующих сельскохозяйственных земель и, следовательно, защищать естественную среду обитания и биоразнообразие

Повышенная устойчивость

... или толерантность к вредителям и болезням - требуется меньшее количество химических веществ для защиты сельскохозяйственных культур, что также приводит к меньшему количеству поездок на поле и, таким образом, к сокращению выбросов CO 2

Меньше вводимых ресурсов

... таких как вода, удобрения и пестициды для экономии ресурсов, улучшения качества продуктов питания и защиты окружающей среды

Редактирование генома вкратце

Редактирование генома - это новый метод селекции, который может быть использован исследователями и селекционерами для целенаправленных и конкретных изменений в ДНК растения.

Исследователи могут определить функцию генов растений, которые могут сделать растения более надежными и / или более продуктивными. После того, как ген идентифицирован, редактирование генома может быть использовано для быстрого повышения устойчивости растений к болезни, его устойчивости к климату, питательной ценности, усвояемости или вкуса.

Редактирование генома заменяет эти «спонтанные» мутации с помощью уточнений, в рамках которых геном вырезается в точном заранее выбранном положении, и таким образом придает собственному механизму восстановление клетки. Это, в свою очередь, влияет на выражение определенных признаков растения.

Результаты редактирования генома можно отследить как мутацию, но вы не сможете определить, было ли это достигнуто с помощью традиционных методов селекции, редактирования генома или произошло естественным образом.

Researchers can identify the function of plant genes that can make plants more robust and/or more productive. Once a gene is identified, genome editing can be used to rapidly enhance a crop plant's resistance to a disease, its climate tolerance, nutritional value, digestibility or taste.

The results of editing in the genome can be traced to a mutation – but you would not be able to determine whether it was achieved by conventional breeding methods, by genome editing, or had occurred naturally.

1

Поиск

Фермент (нуклеаза) ориентируется на желаемое место в геноме.

2

Вырезание

Нуклеаза точно разрезает ДНК и создает двойной разрыв нитей.

3

Восстановление

Хотя собственная система восстановления клетки объединяет ДНК вместе, последовательности могут быть удалены или добавлены

Можно использовать различные технологии редактирования генома в зависимости от желаемого результата

В зависимости от сельскохозяйственной культуры или желаемого признака можно использовать различные формы редактирования генома, чтобы обеспечить универсальность в этом процессе. Некоторые приложения для редактирования генома могут производить генетически модифицированные растения, внедряя иностранные гены. Другие, такие как SDN-1 и SDN-2, не включают в себя какой-либо иностранный генетический материал. Цинковые пальцы, TALEN и CRISPR / Cas можно применять множеством способов. Учитывая это, с точки зрения регулирующих органов, важно тонко оценить конечный продукт, произведенный с помощью этих методов.

Новые методы селекции, такие как редактирование генома, являются необходимой эволюцией, которая помогает ускорить процесс селекции растений.

Традиционная селекция растений - длительный процесс, который может, в зависимости от урожая, занять до 25 лет, прежде чем фермеры смогут получить улучшенный сорт. Он также сложный, поскольку с каждого скрещивания можно выдвигать желаемые характеристики (например, устойчивость к вредителям) и нежелательные свойства (например, более низкий урожай).

Редактирование генома позволяет исследователям и селекционерам вводить желаемые характеристики, целенаправленно вносить небольшие изменения без включения нежелательных свойств, что ускоряет развитие новых сортов растений как минимум на 20-30%. Скорость имеет решающее значение, поскольку изменение климата, вредители и болезни растений являются быстрорастущими проблемами для сельского хозяйства, которые требуют быстрых решений.

Текущая нормативно-правовая база

Не существует глобальной нормативно-правовой базы для новых методов разведения. Действующее регулирование ЕС фактически является запретом на редактирование генома.

В своем решении в 2018 году Европейский суд классифицировал все растения, разработанные с помощью новых методов селекции, таких как редактирование генома, как генетически модифицированные организмы (ГМО). ГМО в настоящее время регулируются строгим законодательством ЕС о ГМО, даже если растение идентично растениям, полученным в результате традиционной селекции, и не содержит иностранной ДНК.

В свете этого постановления Совет Европейского Союза обратился к Комиссии ЕС с просьбой представить исследование с оценкой текущего положения и условий использования новых методов разведения. В исследовании, которое было опубликовано в апреле 2021 года, говорилось, что текущее регулирование не подходит для целей и что новые методы разведения могут внести свой вклад в устойчивую продовольственную систему в рамках стратегии «От фермы к столу». В настоящее время Комиссия ЕС работает над общественными консультациями и оценкой воздействия. В конце этого процесса ожидается предложение об изменении действующего законодательства в отношении подходов к редактированию генома. Как только Комиссия опубликует такое законодательное предложение, начнутся институциональные переговоры. В рамках этих переговоров Европейский парламент и Совет будут принимать решение о принятии окончательного текста закона.

В других странах имеются другие нормативные урегулирования

Научный консенсус состоит в том, что риски, связанные с редактированием генома, эквивалентны рискам традиционной селекции. Это отражается в различных нормативных политиках по всему миру. Хотя во многих странах редактирование генома жестко регулируется, особенно в Европе, в других - нет.

KWS является приверженным участником проекта PILTON и поддерживает его три основные цели:

  • Чтобы предоставить реальный конкретный пример новых методов селекции и их выгоды
  • Пройти научные шаги, чтобы обеспечить справедливый доступ, лучше понять и получить консенсус в отношении селекционной отрасли
  • Взаимодействовать с политическими руководителями, директивными органами и общественностью по этому важному вопросу

Литература для углубленного изучения

Ваш контакт

Контакт