Bessere Kulturpflanzen und gesteigerte Erträge
Pflanzen und Gemüse gehörten zu den ersten, die getestet wurden, um die Wirksamkeit von CRISPR-Cas9 zu beweisen. Forscher des Cold Spring Harbor Laboratory (CSHL) in New York haben heute mit dem leistungsfähigsten Gen-Editing-Tool der Welt die Grenzen des landwirtschaftlichen Ernteertrags ausgelotet. In ihrer Studie, die in der Zeitschrift Cell veröffentlicht wurde, entwickelten die CSHL-Wissenschaftler eine Methode zur Bearbeitung des Genoms von Tomaten mit CRISPR.
Die Forscher haben insbesondere Merkmalsvariationen oder wichtige Komponenten bearbeitet, von denen bekannt ist, dass sie die Ertragsraten von Nutzpflanzen beeinflussen. Dazu gehören die Größe der Frucht, ihre verzweigte Architektur und die Gesamtform der Pflanze. Sie benutzten CRISPR-Cas9, um mehrere Schnitte innerhalb von drei Genomsequenzen in Tomaten zu editieren. Diese Sequenzen werden als Promotoren bezeichnet, das sind DNA-Bereiche in der Nähe von Genen, die regeln, wann, wo und auf welcher Ebene die eigentlichen "Ziel" -Gene aktiv werden. Die CSHL-Wissenschaftler konnten eine Vielzahl von Veränderungen in den drei genannten Zielmerkmalen herbeiführen, indem sie mehrere Mutationssätze auf die Promotor-Gensequenzen einführten.
"Was wir mit jeder der Eigenschaften demonstrierten, war die Fähigkeit, CRISPR zu nutzen, um neue genetische Variationen und Eigenschaften zu generieren, die Züchter nutzen können, um eine Pflanze an die Bedingungen anzupassen ", sagte der leitende Forscher und CSHL-Professor Zachary Lippman in einer Pressemitteilung. "Jede Eigenschaft kann jetzt so gesteuert werden, wie ein Dimmer eine Glühbirne steuert."
Wir editieren gegen den Welthunger
Einige fragen sich vielleicht, warum sie regulatorische Sequenzen anstelle der eigentlichen "Ziel" -Gene ins Visier nehmen. "Die traditionelle Züchtung erfordert einen hohen Zeit- und Arbeitsaufwand, um die vorteilhaften Varianten der relevanten Gene den besten Sorten anzupassen, die jedes Jahr kontinuierlich verbessert werden müssen ", erklärt Lippman.
"Unser Ansatz kann helfen, dieses Hindernis zu umgehen, indem wir direkt generieren und für die am meisten wünschenswerten Varianten zur Kontrolle der Genaktivität im Zusammenhang mit anderen natürlichen Mutationen, die der Züchtung zugute kommen, auswählen ", fügte er hinzu. "Wir können jetzt mit der nativen DNA arbeiten und das, was die Natur zur Verfügung gestellt hat, verbessern, was unserer Meinung nach dazu beitragen kann, Ertragsbarrieren zu durchbrechen."
Laut CRISPR-Cas9-Entwicklerin Jennifer Doudna ist die landwirtschaftliche Nutzung dringend erforderlich. Genetisch veränderte Pflanzen mit CRISPR könnten den Hunger in der Welt hypothetisch lindern. Diese neue CSHL-Methode, die in allen Nahrungs-, Futter- und Brennstoffpflanzen - wie Reis, Mais, Sorghum und Weizen - verwendet werden kann, kann definitiv dazu beitragen.
"Die derzeitigen Ertragssteigerungen werden den zukünftigen landwirtschaftlichen Ansprüchen des Planeten nicht mehr gerecht, da die menschliche Bevölkerung wächst ", sagte Lippman. Eine der gravierendsten Einschränkungen ist, dass die Natur nicht genug genetische Variation für Züchter zur Verfügung gestellt hat, um mit ihnen arbeiten zu können, besonders bei den wichtigsten Ertragsmerkmalen, die Dutzende von Genen mit sich bringen können. Unser Labor hat jetzt die CRISPR-Technologie verwendet, um neuartige genetische Variationen zu erzeugen, die Pflanzenverbesserungen beschleunigen und deren Ergebnisse vorhersehbarer machen.
Quellen: Eurekalert, Cell, Cold Spring Harbor Laboratory
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