• Подготовка образца ДНК в лаборатории
    Редактирование генома

Редактирование генома

Обзор

Краткая информация
Термин «редактирование генома» является общим для целого ряда методик, подразумевающих точное и целенаправленное изменение отдельных строительных элементов ДНК.

Преимущества
Множество примеров свидетельствуют о том, что данная технология позволяет проводить более быструю и точную селекцию, чем это было возможно ранее.

Недостатки
Отсутствие однозначного одобрения общественности.

Начало использования
Применяется в практической селекции растений с 2012 года.

Применение компанией KWS
KWS изучает потенциал этих инновационных технологий.

Последствия изменения климата, новые грибковые инфекции, стремление к минимизации расхода удобрений на полях и повышению качества сельскохозяйственной продукции – ответом на все эти вызовы должны стать новые сорта, разработанные с помощью оптимально подобранных методов селекции. Благодаря простоте использования, новые методы селекции несут в себе огромный потенциал.

Новые методы селекции

История селекции в сельском хозяйстве началась с отбора растений с наиболее предпочтительными качествами. На смену ему пришли скрещивание, гибридная и мутационная селекция, а позже – целый ряд методик, в том числе генная инженерия и селекция с помощью молекулярных маркеров. Благодаря такому развитию стали возможны новые решения, способные удовлетворить постоянно растущие потребности общества. На данный момент мы работаем над расширением наших возможностей селекции.

Видео о редактировании генома
KWS-RU-Innovation-Infographic-genome-editing.png

Кратко о методах редактирования генома

Существуют различные способы применения этих новых методов. В зависимости от сферы применения, некоторые из них могут использоваться для создания генетически модифицированных растений. Поэтому важно тщательно оценивать возможности каждой процедуры.

Методы «цинковых пальцев», TALEN and CRISPR/Cas имеют множество сфер применения. Процедуры, не включающие перенос генов, обозначаются как варианты 1/2. В нашем обзоре рассказывается о том, как происходит селекция при использовании каждого из новых методов геномного редактирования.

CRISPR/Cas*

В отличие от методов TALEN и «цинковых пальцев», данный метод подразумевает создание и разрушение связей с помощью нуклеиновых кислот и ассоциированных с ними белков. С помощью нуклеиновой кислоты распознается место, где необходимо расщепление геномной последовательности. Белок отвечает за точное разделение ДНК. При этом не переносятся гены ни от чужеродных, ни от близкородственных видов. Здесь, как и при других методах, мутации создаются в заранее определенных точках.

Направленный мутагенез*

В данном методе используются олигонуклеотиды, с помощью которых в строго определенных точках меняются отдельные элементы ДНК. Результатом процедуры является возникновение мутации, изменения в генетическом материале (геноме), аналогично тому, как это происходит в природе.

Метод «цинковых пальцев»*

Как и при направленном мутагенезе, мутации здесь также возникают в заранее определенных точках. Метод подразумевает использование белков (цинк-пальцевых нуклеаз), состоящих из двух функциональных участков. Цинк-пальцевая часть белка связывает необходимый ген в геноме растения. Нуклеазная часть отвечает за точный разрез последовательности ДНК.

TALEN*

Как и в методе «цинковых пальцев», распознавание требуемого участка генома и его расщепление выполняется с помощью белка, состоящего из двух функциональных частей (ДНК-связывающего участка и нуклеазы). При этом не переносятся гены не ни от чужеродных, ни от близкородственных видов. Происходят мутации в определенной точке генома.

*в вариантах 1/2

Глоссарий по редактированию генома
  • Люди в KWS

    Редактирование генома позволяет повысить точность селекции растений. Необходима тщательная нормативно-правовая оценка различных способов его применения.

    Anja Matzk, руководитель Отдела нормативно-правового регулирования биотехнологий
    anja_matzk.jpg

Редактирование генома

Новые методы, связанные с редактированием генома, станут дополнением к инструментарию фермеров и позволят селекционерам добиваться желаемых целей с большей скоростью и точностью, тем самым расширяя пределы генотипической изменчивости для увеличения разнообразия культур. Примеры целей:

  • повышение урожайности
  • повышение сопротивляемости культур болезням, вредителям и абиотическому стрессу
  • повышение качества семян и сельхозпродукции
  • сокращение расхода ресурсов
  • увеличение энергетической и пищевой ценности
  • Развитие технологий селекции идет на пользу даже нишевым и крайне дорогим в селекции культурам.

Как действуют новые методы? Редактирование генома на примере метода CRISPR/Cas

kws_key_visual_genome_editing_1.png

Поиск
На первом этапе, фермент (нуклеаза) подводится к необходимому участку генома.

Расщепление
Нуклеаза разрезает ДНК в определенной точке и вносит двухцепочечный разрыв.

Репарация
Клеточная система репарации формирует участок ДНК заново, в том числе путем удаления, добавления или перестановки блоков, что играет ключевую роль в редактировании ДНК.

Обзор наших методов селекции

Скрещивание и отбор

Скрещивание родительских растений, обладающих необходимыми характеристиками. Для последующего высева отбирают семена наиболее крупных и продуктивных растений.

Линейная селекция

Скрещивание родительских линий, которые дополняют друг друга по желаемым характеристикам. Далее происходит отбор лучших растений и их повторное скрещивание.

Селекция гибридов

Скрещивание двух генетически разных родительских линий.

Культура клеток и тканей

Регенерация целых клеток из отдельных клеток растения в лабораторных условиях с использованием питательной среды.

Маркеры

Молекулярные маркеры помогают определить наличие у растений необходимых характеристик.

Фенотипирование

Изучение характеристик выращиваемого растения в полевых условиях с использованием современных технологий автоматического анализа.

Генная инженерия

Введение отдельных генов или участков ДНК в геном культуры.

Исследование генома

Изучение общей структуры и биологической функции генома растения.

Редактирование генома

Термин «редактирование генома» является общим для целого ряда методик, позволяющих целенаправленно и точно изменять отдельные участки ДНК.

Контакты

ООО "КВС РУС"
Центральный офис в г. Липецк

398001, Липецк,
площадь Петра Великого, 2, этаж 8

тел.: +7 (4742) 28 03 10

факс +7 (4742) 28 03 45

Написать электронное письмо

Поиск на Яндекс.Карты

ООО "КВС РУС"
Филиал в г. Краснодар

350051, г. Краснодар,
ул. Рашпилевская, 256, этаж 2

тел.: +7 (861) 238 47 50

тел.: +7 (861) 238 47 51

факс: +7 (861) 238 47 52

Написать электронное письмо

Поиск на Яндекс.Карты

ООО "КВС РУС"
Офис в г. Москва

119530, г. Москва,
Очаковское шоссе, 34,
Бизнес-центр "WEST PARK",
7-й этаж, офис А707

тел. +7 (495) 269 51 82

Написать электронное письмо

Поиск на Яндекс.Карты