Το CRISPR ανοίγει τον δρόμο για τη βιετναμέζικη γεωργία.

Η εφαρμογή προηγμένης τεχνολογίας επεξεργασίας γονιδίων για την ταυτόχρονη αύξηση της περιεκτικότητας σε σίδηρο και ψευδάργυρο, μειώνοντας παράλληλα τη συσσώρευση καδμίου στους κόκκους ρυζιού, ανοίγει μια πολλά υποσχόμενη νέα προσέγγιση για τη βιομηχανία ρυζιού του Βιετνάμ.

Δείγματα ρυζιού που τροποποιήθηκαν με την τεχνολογία CRISPR/Cas9 έδειξαν αυξημένη συσσώρευση σιδήρου και ψευδαργύρου και μειωμένη πρόσληψη καδμίου, σύμφωνα με αποτελέσματα ανεξάρτητης ανάλυσης.

Το ερευνητικό έργο με τίτλο «Βελτίωση των ποικιλιών ρυζιού όσον αφορά τα μικροθρεπτικά συστατικά με τη χρήση της βιοτεχνολογίας», με επικεφαλής τον Δρ. Le Quynh Mai και χρηματοδοτούμενο από τη Σχολή Θετικών Επιστημών (Εθνικό Πανεπιστήμιο του Βιετνάμ, Ανόι), έχει επιτύχει σημαντικά αποτελέσματα στη βελτίωση της περιεκτικότητας σε μικροθρεπτικά συστατικά του ρυζιού και στην ελαχιστοποίηση του κινδύνου συσσώρευσης βαρέων μετάλλων που είναι επιβλαβή για την υγεία.

Οδηγούμενη από το πρόβλημα των ελλείψεων σε μικροθρεπτικά συστατικά στις δίαιτες και τις αυξανόμενες ανησυχίες σχετικά με τη μόλυνση από κάδμιο στα γεωργικά προϊόντα, η ερευνητική ομάδα επέλεξε μια προηγμένη προσέγγιση χρησιμοποιώντας την τεχνολογία επεξεργασίας γονιδίων CRISPR/Cas9 για να αυξήσει ταυτόχρονα τη συσσώρευση σιδήρου και ψευδαργύρου στα σιτηρά, να μειώσει την απορρόφηση καδμίου και να διατηρήσει την ανάπτυξη των φυτών. Στόχος του έργου ήταν ο σχεδιασμός δομών επεξεργασίας γονιδίων, η καθιέρωση διαδικασιών αναγέννησης και η δημιουργία βελτιωμένων σειρών ρυζιού με αυξημένη περιεκτικότητα σε Fe και Zn και ελάχιστη μείωση 10% στο Cd σε σύγκριση με την αρχική ποικιλία.

Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας υλοποίησης, η ερευνητική ομάδα σχεδίασε και επικύρωσε με επιτυχία τέσσερις κατασκευές CRISPR/Cas9 που στοχεύουν τα γονίδια μεταφορέων μετάλλων OsNRAMP2, OsNRAMP5 και OsNRAMP7, καθώς και τον φορέα pCRISPRa για τη ρύθμιση της έκφρασης των OsYSL2 - γονιδίων που παίζουν κρίσιμο ρόλο στη μεταφορά και συσσώρευση Fe, Zn και Cd στο ρύζι. Η διαδικασία επεξεργασίας γονιδιώματος και αναγέννησης φυτών αναπτύχθηκε για να πληροί τα κριτήρια για την αποτελεσματικότητα της μεταφοράς γονιδίων και την αποτελεσματικότητα των μεταλλάξεων, επιτρέποντας την εφαρμογή σε στοχευμένες ποικιλίες με υψηλό δυναμικό αναγέννησης. Με βάση αυτή την τεχνική βάση, η ομάδα δημιούργησε τέσσερις γενετικά τροποποιημένες σειρές ρυζιού: R7-33.47, R5-01.59, R5-04.28 και R5-22.21. Ανεξάρτητες αναλύσεις στο Ινστιτούτο Γεωργικής και Δασικής Επιστήμης και Τεχνολογίας της Βόρειας Ορεινής Περιοχής επιβεβαίωσαν ότι η περιεκτικότητα σε Fe και Zn στους σπόρους αυξήθηκε κατά τουλάχιστον 10% και η περιεκτικότητα σε Cd μειώθηκε κατά τουλάχιστον 10% σε σύγκριση με την αρχική ποικιλία.

Εκτός από την επιτυχή δημιουργία πολλά υποσχόμενων σειρών ρυζιού, η ερευνητική ομάδα ολοκλήρωσε επίσης ένα ολοκληρωμένο σύνολο επιστημονικών και τεχνολογικών προϊόντων, όπως: μια έκθεση που αξιολογεί την περιεκτικότητα σε Fe, Zn και Cd αρκετών δημοφιλών ποικιλιών ρυζιού στο Βιετνάμ, και μια διαδικασία για την επεξεργασία γονιδίων που σχετίζονται με μικροθρεπτικά συστατικά στο ρύζι. Συγκεκριμένα, η διαδικασία πέτυχε απόδοση αναγέννησης >10% (υπολογιζόμενη με βάση τον συνολικό αριθμό ιστών κάλου), απόδοση μεταφοράς γονιδίων >20% (υπολογιζόμενη με βάση τον συνολικό αριθμό αναγεννημένων φυτών) και απόδοση επεξεργασίας γονιδίων-στόχων >10% (υπολογιζόμενη με βάση τον συνολικό αριθμό φυτών που φέρουν το μεταφερθέν γονίδιο).

Μοριακά χαρακτηριστικά της διαγονιδιακής σειράς ρυζιού TBR225 T0.

Η ερευνητική ομάδα δημοσίευσε 5 διεθνείς εργασίες, συμπεριλαμβανομένης μίας στην Επιστήμη των Φυτών, και 4 εγχώριες εργασίες. Επίσης, κατασκεύασε ένα σύστημα δεδομένων για την ανάλυση της σύνθεσης των ορυκτών, της γονιδιακής έκφρασης και του σχεδιασμού της δομής των πλασμιδίων, για την υποστήριξη περαιτέρω έρευνας. Το έργο πέτυχε επίσης τους εκπαιδευτικούς του στόχους, με 3 μεταπτυχιακούς φοιτητές να επιβλέπουν και να υπερασπίζονται με επιτυχία τις διατριβές τους, συμβάλλοντας στο υψηλής ποιότητας εργατικό δυναμικό στον τομέα της εφαρμοσμένης βιοτεχνολογίας στη γεωργία.

Όσον αφορά τον πρακτικό αντίκτυπο, οι ποικιλίες ρυζιού με αυξημένο Fe και Zn και μειωμένο Cd υπόσχονται σημαντικά οφέλη για την εθνική διατροφική ασφάλεια, καθώς το ρύζι αποτελεί την κύρια πηγή ενέργειας για τα περισσότερα νοικοκυριά του Βιετνάμ. Η μειωμένη συσσώρευση καδμίου στους κόκκους συμβάλλει στη βελτίωση της ασφάλειας των τροφίμων και μειώνει τον κίνδυνο μακροχρόνιας διατροφικής έκθεσης.

Από οικονομικής και εμπορικής άποψης, οι βελτιωμένες ποικιλίες ρυζιού με βελτιωμένη θρεπτική αξία θα συμβάλουν στην αναβάθμιση της κατάστασης του βιετναμέζικου ρυζιού, στην τήρηση των αυστηρών προτύπων ποιότητας των εξαγωγικών αγορών και στην ευθυγράμμιση με τον αναπτυξιακό προσανατολισμό της γεωργίας υψηλής αξίας. Η ερευνητική ομάδα προσδιόρισε επίσης τα επόμενα βήματα ως τη διεξαγωγή δοκιμών σε πολλαπλές τοποθεσίες, την αξιολόγηση της ανάπτυξης και της απόδοσης, την αξιολόγηση της βιοασφάλειας και τη μεταφορά υλικών για εργασίες αναπαραγωγής σε ινστιτούτα, πανεπιστήμια και επιχειρήσεις αναπαραγωγής φυτών.

Η επιτυχία αυτού του έργου καταδεικνύει το μεγάλο δυναμικό της τεχνολογίας επεξεργασίας γονιδιώματος στη βιετναμέζικη γεωργία, δημιουργώντας μια στέρεη επιστημονική βάση για την ανάπτυξη ποικιλιών ρυζιού εμπλουτισμένων με μικροθρεπτικά συστατικά, ασφαλέστερων και υψηλότερης αξίας. Στο πλαίσιο των αυξανόμενων διατροφικών αναγκών και των απαιτήσεων ποιότητας του ρυζιού, αυτά τα επιτεύγματα όχι μόνο έχουν ερευνητική σημασία, αλλά ανοίγουν και προοπτικές για ευρεία εφαρμογή, συμβάλλοντας στην ανάπτυξη ενός σύγχρονου, βιώσιμου και βασισμένου στη γνώση γεωργικού τομέα.

Χαν Μινχ

Πηγή: https://daidoanket.vn/crispr-mo-duong-cho-nong-nghiep-viet-nam.html