• pipettieren-gentechnik-vorbereitung-der-dna-proben-6444.jpg
    Редагування генома

Редагування генома

Огляд

Коротко про редагування генома
Термін «редагування генома» є спільним для цілого ряду методик, що передбачають точну і спеціалізовану зміну окремих будівельних блоків ДНК.
Переваги
Численні приклади свідчать про те, що ця технологія дозволяє проводити більш швидку і точну селекцію нових сортів, ніж це було можливо раніше.
Недоліки
Відсутність однозначного схвалення громадськості.
Розвиток
Застосовується в практичній селекції рослин з 2012 року.
Застосування в KWS
KWS вивчає потенціал цих інноваційних технологій.

Нові методи селекції

Нові методи селекції доповнюють фермерські інструменти і відкривають додаткові можливості для покращення селекції рослин. Наслідки кліматичних змін, нові грибкові інфекції, прагнення скоротити кількість хімікатів на полях і виробляти високоякісну сільськогосподарську продукцію – всі ці проблеми мають вирішити нові сорти, розроблені за допомогою оптимально підібраних методів селекції. Завдяки простоті використання, нові методи селекції несуть в собі величезний потенціал.

Історія селекції в сільському господарстві почалася з відбору рослин з найкращими якостями. На зміну відбору прийшли схрещування, гібридна і мутаційна селекція, а пізніше – ціла низка методик, зокрема генна інженерія і селекція за допомогою молекулярних маркерів. Завдяки такому розвитку стали можливі нові рішення, здатні задовольнити постійно зростаючі потреби суспільства. Зараз ми працюємо над розширенням наших можливостей селекції.

Відео про редагування генома

Коротко про методи редагування генома

Існують різні способи застосування цих нових методів. Залежно від сфери застосування, деякі з них можуть використовуватися для створення генетично модифікованих рослин. Тому важливо ретельно зважувати особливості такого методу.

Методи «цинк-пальцевих білків», TALEN та CRISPR/Cas мають безліч варіантів застосування. Процедури, що не включають перенесення генів, позначаються як варіанти 1/2. У нашому огляді розповідається про те, як відбувається селекція під час використання кожного з нових методів геномного редагування.

Методи, що базуються на системі CRISPR/Cas*

На відміну від методів TALEN і «цинкових пальців», цей метод передбачає створення і руйнування зв'язків з допомогою нуклеїнових кислот і асоційованих з ними білків. За допомогою нуклеїнової кислоти розпізнається місце, де необхідне розщеплення геномної послідовності. Білок відповідає за точне розділення ДНК. При цьому не переносяться гени ні від чужорідних, ні від близькоспоріднених видів. Тут, як і в інших методах, мутації створюються в заздалегідь визначених точках.

Спрямований мутагенез (ODM)*

В цих нових методах використовуються олігонуклеотиди, за допомогою яких в чітко визначених точках в геномі змінюються окремі будівельні блоки ДНК. В результаті виникає мутація, зміни в генетичному матеріалі (геномі), аналогічно тому, як це відбувається в природі.

Метод «цинк-пальцевих білків»*

Як і у методі спрямованого мутагенезу, мутації тут також виникають в заздалегідь визначених точках. Метод передбачає використання білків (цинк-пальцевих нуклеаз), що складаються з двох функціональних ділянок. Цинк-пальцева частина білка зв'язується з необхідним геном в геномі рослини. Нуклеазна частина відповідає за точне розділення ДНК.

TALEN*

Як і в методі «цинк-пальцевих білків», розпізнавання необхідної ділянки геному і розщеплення ДНК в цій точці здійснюється за допомогою білка, що складається з двох функціональних частин (ДНК-зв'язувальної ділянки і нуклеази). При цьому не переносяться гени ні від чужорідних, ні від близькоспоріднених видів. Мутації відбуваються в конкретно визначених точках генома.

*у варіантах ½

Редагування генома – Глосарій
  • Люди в KWS

    «Редагування генома дозволяє підвищити точність селекції рослин. Необхідна ретельна нормативно-правова оцінка різних способів його застосування».

    Аня Матцк (Anja Matzk), керівник відділу нормативно-правового регулювання сфери біотехнологій
    anja_matzk_r_16_9_res_560x315.jpg

Редагування генома

Нові методи, пов'язані з редагуванням генома, розширять можливості фермерів і дозволять селекціонерам досягати бажаних цілей з більшою швидкістю і точністю, тим самим розширюючи генетичну варіативність для збільшення різноманітності культур. Серед переваг:

  • Підвищення врожайності
  • Підвищення стійкості культур до хвороб, шкідників і абіотичних стресів
  • Покращення якості насіння і сільгосппродукції
  • Зменшення витрат ресурсів
  • Збільшення енергетичної та харчової цінності
  • Розвиток технологій селекції піде на користь навіть нішевим і вкрай дорогим в селекції культурам

Як діють нові методи?
Редагування генома на прикладі методу CRISPR/Cas

Пошук
На першому етапі фермент (нуклеаза) підводиться до необхідної ділянки геному.
Розщеплення
Нуклеаза розщеплює ДНК в конкретно визначеній точці і створює дволанцюжковий розрив.
Репарація
Клітинна система репарації формує ділянку ДНК заново, зокрема шляхом видалення, додавання або перестановки блоків, що грає ключову роль в редагуванні ДНК.

Огляд наших методів селекції

Схрещування та відбір

Батьківські рослини, що володіють необхідними характеристиками, схрещуються одна з одною. Потім насіння найбільших і продуктивних рослин висівається знову.

Лінійна селекція

У цьому методі схрещуються дві батьківські лінії, чиї бажані характеристики максимально доповнюють одна одну. Найкращі рослини відбираються і знову схрещуються.

Гібридна селекція

За гібридної селекції схрещуються дві генетично різні батьківські лінії.

Культура клітин і тканин

Повноцінні клітини регенеруються з окремих клітин рослини за допомогою поживного середовища в лабораторії.

Молекулярні маркери

Молекулярні маркери використовуються для аналізу характеристик рослин.

Фенотипування

Цей метод передбачає дослідження властивостей батьківських, лінійних або гібридних форм рослин в польових умовах з використанням сучасних технологій автоматизованого аналізу.

Генна інженерія

В цьому методі окремі гени або сегменти генів на ДНК навмисно вводяться в геном культури.

Дослідження генома

В даному випадку досліджується цілісна структура і біологічна функція генома рослини.

Редагування генома

Термін «редагування генома» є спільним для цілого ряду методик, що передбачають точну і цілеспрямовану зміну окремих компонентів ДНК.