Возможность редактирования генов по технологии CRISPR привела к буму исследований и производству генно-модифицированного продовольствия. В этом обзоре (опубликован ранее в моем блоге на Яндекс.Дзене) я расскажу про несколько растений, которые, вероятно, станут одними из первых таких продуктов, доступных на мировом рынке. Отмечу, что моя цель – не дать оценку действиям ученых и корпораций, а просто рассказать о том, что сейчас происходит в мире в данной сфере.
Все цитрусовые вымирают
Апельсины, лимоны, мандарины и другие растения из рода Citrus подвержены риску вымирания из-за болезни «цитрусового озеленения». Многочисленные исследования по всему миру доказали, что победить болезнь можно, если использовать редактирование CRISPR-Cas9. Теперь ученым нужно создать десятки новых модифицированных «сортов» цитрусовых, устойчивых к бактериям Candidatus Liberibacter.
Пожалуй, главный специалист по данной проблеме, на которого молятся сегодня владельцы плантаций по всему миру - Нянь Ван из США. Он достиг большого прогресса в редактировании генов и регулярно публикует свои новые работы (исследования можно почитать здесь).
Какао (и шоколад)
А растению какао нужно придать повышенную устойчивость к болезням Phytopthera tropicalis, иначе и оно тоже вымрет. Уже сегодня заражение деревья какао патогенами ежегодно снижает мировое производство на 20–30%. Особенно опасна ситуация в Западной Африке, ведь экспорт какао-бобов является для многих стран этого региона основной статьей доходов.
Хорошая новость в том, что геномика, лежащая в основе иммунного ответа какао, уже тщательно изучена. Ученые вводят компоненты CRISPR-Cas9 в листья какао, чтобы нокаутировать ген TcNPR3. Листья с нарушенной экспрессией гена TcNPR3 сразу же проявляют повышенную устойчивость и экспрессию защитных генов при заражении Phytopthera tropicalis.
Фото iStock
Этой технологией тоже занимаются, в основном, американцы. Ее эффективность уже официально доказана, сейчас ученые проводят исследования других частей генома какао, которые могут обеспечить дополнительную устойчивость растения к болезням и изменению климата.
Повторное одомашнивание томатов
Помидоры - один из самых больших успехов CRISPR. Технология используется для создания компактных растений с более крупными плодами, которые способны созревать в одно и то же время, а также с более высоким уровнем витамина С, устойчивостью к бактериальным пятнистым болезням и плодами, которые крепче держатся на стеблях и т.д.
Тут очень высокая конкуренция среди компаний. Например, группа исследователей из США занимается улучшением признаков одомашнивания у Physalis pruinosa (помидор черничный). Цель - улучшение продуктивности генов, контролирующих размер растения и плодов, улучшение морфологии и плодовитости.
Фото ROSNG.RU
А голландцы вообще пытаются заново одомашнить дикие томаты. Цель - трехкратное увеличение в размере плодов, 10-кратное увеличение количества выживших растений и улучшение накопления ликопина в плодах на 500%.
Грибы будут храниться дольше
Другие ученые из США ждут разрешения властей, чтобы уже начать продажу модифицированных белых шампиньонов, которые не темнеют и могут храниться гораздо дольше, чем их естественные собраться. Традиционная селекция потребовала бы для этого 40-50 лет упорной работы. Удаление же одного из шести генов РРО уже снизило активность потемнения гриба на 30%. Теперь их можно дольше хранить, дальше перемещать – а значит, создавать новые фермы подальше от цивилизации.
Супер-плодовитый рис
Рис является основным продуктом питания для огромного процента населения Земли, но при этом он слишком чувствителен к негативным факторам окружающей среды и изменению климата. Поэтому китайцы сейчас работают над созданием новых высокоурожайных сортов. Говоря простыми словами, они создают такие мутации , которые меняют восприятие растением абсцизовой кислоты (это гормон растений отвечает влияет на их рост и реакцию на стресс). Серии испытаний, которые провели недавно в Шанхае и на острове Хайнань, показали рост урожайности зерна на 25-31% у мутированного риса. Исследования новых «дополнительных» сортов продолжаются.
Фото iStock
Пшеница без глютена
Непереносимость глютена наблюдается у 1-2% людей, гласит официальная мировая статистика. Но в реальности гораздо больше. По оценкам Ассоциации целиакии, более 90% американцев, страдающих этой болезнью, официально не диагностированы.
Сейчас в стадии испытаний сразу несколько разработок. Лидер в этой нише - страны ЕС и, в первую очередь, Нидерланды. Ученые проводят манипуляции с геном α-глиадина для снижения содержания глютена. В результате они хотят снизить иммунореактивность на 85%. Выводить такую пшеницу непросто, поскольку современная мягкая пшеница имеет в пять раз больше «букв» ДНК, чем генетический код человека (гены глютена в геноме пшеницы могут иметь до 50 звеньев в одной хромосоме).
Фото iStock
Помимо научной сложности, существуют нормативные препятствия, связанные с применением технологии CRISPR / Cas9 в пищевых продуктах. Европейский Союз решил, что эти новые биотехнологические методы подпадают под его правила ГМО, а это означает, что полученные линии пшеницы будут подвергаться испытаниям на безопасность пищевых продуктов и окружающей среде. Тем не менее, такая пшеница может поступить на рынок в течение пяти-восьми лет, говорят эксперты.
