Редагування генома

Редагування генома - точний та швидкий новий метод селекції

Редагування генома – це новий метод селекції, який дозволяє точніше та швидше виводити сорти та гібриди сільськогосподарських культур за допомогою цілеспрямованого мутагенезу.

Редагування генома більш точне, ніж традиційні методи селекції: шляхом безпосередньої зміни генома можна редагувати лише цільові ознаки. При цьому редагування генома може на 20-30% прискорити виведення нових сортів та гібридів рослин порівняно з традиційними методами селекції.

Існують різні форми та підходи до редагування генома. Вони засновані на програмованих ферментах (нуклеазах), які використовуються для розрізання ДНК у певних місцях, щоб зробити цільові та точні видалення, заміни або вставки в геном. Хоча інновації в редагуванні генома датуються ще 1980-ми роками, саме у царині рослин цей метод використовується лише з 2005 року. Попередні підходи до редагування генома були засновані на мегануклеазах, цинк-пальцевих нуклеазах (ZFN) та нуклеазах ефектора, подібного активатору транскрипції (TALEN). Метод CRISPR/Cas вперше у селекції рослин було застосовано у 2013 році, і відтоді він став найбільш поширеним методом, завдяки своїй відносній простоті, ефективності, універсальності та швидкості.

Система CRISPR/Cas як метод редагування генома

Система CRISPR/Cas (короткі паліндромні повтори, регулярно розташовані групами/білок Cas) базується на природній імунній системі бактерій. Для захисту від вірусів певні бактерії здатні захоплювати ДНК вірусів і використовувати її для створення сегментів ДНК, що дозволяє їм безпосередньо обирати за ціль подібні віруси в послідовних атаках, розриваючи їхню ДНК.

Дослідники можуть використовувати той самий принцип у редагуванні генома. Першим кроком є ідентифікація цільових генів, тобто цільової послідовності ДНК у рослині – наприклад, тих генів, які визначають сприйнятливість рослини до патогенів. Потім створюється ланцюг РНК, який точно відповідає цільовій послідовності ДНК.

Ця гідова РНК спрямовує з’єднаний з нею ріжучий білок Cas до відповідної послідовності ДНК у ядрі рослинної клітини. Білок Cas розриває цільову послідовність ДНК, що призводить до дволанцюгового розриву. Білок Cas можна використовувати в поєднанні з природними процесами репарації ДНК клітини, щоб активувати або пригнічувати гени або дозволяти певним нуклеотидам перетворюватися на інші нуклеотиди.

Існують різні форми застосування редагування генома. За допомогою CRISPR/Cas можна індукувати три типи сайт-спрямованих нуклеаз: SDN-1 (делеції або точкові мутації), SDN-2 (цілеспрямовані зміни кількох нуклеотидів) або SDN-3 (цілеспрямована інсерція генів або генних послідовностей, включаючи трансгенні вставки).

Інновації у селекції рослин

KWS Infographic explaining satellite based dry matter monitoring

Нові методи селекції та редагування генома у сільському господарстві

Інновації неймовірно важливі для того, щоб допомогти селекції рослин йти в ногу з майбутніми викликами, такими як зростання населення світу та зміна клімату. Ознайомтеся докладніше з цілями редагування генома та застосовною нормативною базою.

Більше Більше

Глосарій із редагування генома

До глосарію

Редагування генома може використовуватися для створення культур із корисними властивостями:

Багато прикладів успішного впровадження демонструють, що редагування генома може значно посприяти формуванню глобальної продовольчої безпеки та сталого сільського господарства. Сорти та гібриди, стійкі до шкідників та хвороб, або сорти та гібриди із більшою ефективністю використання поживних речовин або води можуть дозволити скоротити використання сільськогосподарських ресурсів, таких як: неорганічні добрива, засоби захисту рослин і вода. Крім того, сільськогосподарські культури можна краще адаптувати до глобальних та локальних кліматичних змін, а зменшення потреби в сільськогосподарських угіддях і ресурсах скоротить загальну частку сільського господарства у світових викидах парникових газів.

Редагування генома у компанії KWS

У компанії KWS з 2015 року основним фокусом у застосуванні методів редагування генома для наших ключових культур є стале сільське господарство. Через чинну нормативну базу ЄС, яка фактично забороняє використання редагування генома у селекції рослин, наразі наша робота зосереджена на дослідженнях. Ми використовуємо редагування генома, наприклад, для ідентифікації та валідації генів.

У подальшому наша основна увага при редагуванні генома буде зосереджена на розвитку таких ознак, як: стійкість до грибків, вірусів і комах, стабільність урожайності та якість силосу.

Наприклад, KWS є однією з майже 60 компаній, які співпрацюють у дослідницькому проекті PILTON під керівництвом Німецької федерації рослинних інновацій (GFPi). Метою цього проекту є розвиток стійкості пшениці до багатьох грибків та демонстрація потенціалу редагування генома для зменшення потреби у засобах захисту рослин.

Проект PILTON

дізнайтеся більше

Про редагування генома:

Редагування генома — це революційна технологія, яка забезпечує значний потенціал для прискорення наших програм селекції

Mei Yu, Мей Ю, Керівник дослідження з редагування генома, компанія KWS

Читати далі

New Breeding Methods: More than just a "test-tube screnario"	Download (PDF \| 144 kB)
EU-SAGE interactive online database of genome-edited crops	Read more

Контакти

Стефан Крінгс

Керівник відділу глобального маркетингу та комунікацій

Відправити лист

КОНТАКТ