A CRISPR utat nyit a vietnami mezőgazdaság számára.

A fejlett génszerkesztési technológia alkalmazása a vas- és cinktartalom egyidejű növelésére, valamint a kadmium felhalmozódásának csökkentésére a rizsszemekben ígéretes új megközelítést nyit meg a vietnami rizsipar számára.

A CRISPR/Cas9 technológiával módosított rizsminták a független elemzések eredményei szerint fokozott vas- és cinkfelhalmozódást, valamint csökkent kadmiumfelvételt mutattak.

A Dr. Le Quynh Mai által vezetett és a Hanoi Vietnámi Nemzeti Egyetem Természettudományi Kara által támogatott „A rizsfajták mikrotápanyag-tartalmának javítása biotechnológia segítségével” című kutatási projekt jelentős eredményeket ért el a rizs mikrotápanyag-tartalmának javításában és az egészségre káros nehézfém-felhalmozódás kockázatának minimalizálásában.

Az étrendekben található mikrotápanyag-hiány problémája és a mezőgazdasági termékek kadmiumszennyezettségével kapcsolatos növekvő aggodalmak miatt a kutatócsoport egy fejlett megközelítést választott a CRISPR/Cas9 génszerkesztési technológia alkalmazásával, hogy egyidejűleg növelje a vas és a cink felhalmozódását a gabonákban, csökkentse a kadmium felszívódását és fenntartsa a növények növekedését. A projekt célja génszerkesztő struktúrák tervezése, regenerációs folyamatok létrehozása, valamint olyan továbbfejlesztett rizsvonalak létrehozása volt, amelyek megnövelt Fe- és Zn-tartalommal és legalább 10%-kal csökkentett kadmiumtartalommal rendelkeznek az eredeti fajtához képest.

A megvalósítási folyamat során a kutatócsoport sikeresen tervezett és validált négy CRISPR/Cas9 konstrukciót, amelyek az OsNRAMP2, OsNRAMP5 és OsNRAMP7 fémtranszport géneket, valamint a pCRISPRa vektort célozták meg az OsYSL2 – a rizsben a Fe, Zn és Cd szállításában és felhalmozódásában kulcsszerepet játszó gének – expressziójának szabályozására. A genomszerkesztési és növényregenerációs folyamatot a génátviteli hatékonyság és a mutációhatékonyság kritériumainak megfelelően fejlesztették ki, lehetővé téve az alkalmazást a nagy regenerációs potenciállal rendelkező célfajtáknál. Ebből a technikai alapból kiindulva a csapat négy génszerkesztett rizstörzset hozott létre: R7-33.47, R5-01.59, R5-04.28 és R5-22.21; Az Északi-hegységi Mezőgazdasági és Erdészeti Tudományos és Technológiai Intézet független elemzései megerősítették, hogy a magok Fe- és Zn-tartalma legalább 10%-kal nőtt, a Cd-tartalom pedig legalább 10%-kal csökkent az eredeti fajtához képest.

A sikeres, ígéretes rizsfajták létrehozása mellett a kutatócsoport számos tudományos és technológiai terméket is elkészített, beleértve: egy jelentést, amely számos népszerű vietnami rizsfajta Fe-, Zn- és Cd-tartalmát értékeli; valamint egy eljárást a rizs mikrotápanyagokkal kapcsolatos gének szerkesztésére. Konkrétan az eljárás >10%-os regenerációs hatékonyságot ért el (a kalluszszövetek teljes száma alapján számítva), >20%-os génátviteli hatékonyságot (a regenerált növények teljes száma alapján számítva), és >10%-os célgén-szerkesztési hatékonyságot (az átvitt gént hordozó növények teljes száma alapján számítva).

A TBR225 transzgénikus rizsvonal T0 molekuláris jellemzői.

A kutatócsoport 5 nemzetközi publikációt publikált, köztük egyet a Plant Science folyóiratban, és 4 hazai publikációt; emellett egy adatrendszert is építettek az ásványi összetétel, a génexpresszió és a plazmidszerkezet-tervezés elemzésére a további kutatások támogatása érdekében. A projekt a képzési céljait is elérte, 3 mesterképzéses hallgató témavezetője és védte meg sikeresen szakdolgozatát, hozzájárulva a mezőgazdaságban alkalmazott biotechnológia területének magas színvonalú munkaerőállományához.

Gyakorlati szempontból a megnövelt Fe- és Zn-, valamint csökkentett Cd-tartalmú rizsfajták jelentős előnyökkel járnak a nemzeti táplálkozásbiztonság szempontjából, mivel a rizs a legtöbb vietnami háztartás elsődleges energiaforrása. A gabonafélékben felhalmozódó kadmium csökkent mennyisége hozzájárul az élelmiszerbiztonság javításához és csökkenti a hosszú távú étrendi expozíció kockázatát.

Gazdasági és piaci szempontból a jobb tápanyagtartalmú, továbbfejlesztett rizsfajták hozzájárulnak a vietnami rizs státuszának javításához, az exportpiacok szigorú minőségi előírásainak teljesítéséhez, és a nagy értékű mezőgazdaság fejlesztési orientációjával való összhanghoz. A kutatócsoport a következő lépéseket is meghatározta: több helyszínen végzett kísérletek lefolytatása, a növekedés és a hozam értékelése, a biológiai biztonság felmérése, valamint az anyagok átadása nemesítési munkához intézetekben, egyetemeken és növénynemesítési vállalkozásokban.

A projekt sikere jól mutatja a genomszerkesztési technológia hatalmas potenciálját a vietnami mezőgazdaságban, szilárd tudományos alapot teremtve a mikrotápanyag-tartalmú, biztonságosabb és nagyobb értékű rizsfajták kifejlesztéséhez. A növekvő táplálkozási igények és a rizs minőségi követelményeinek kontextusában ezek az eredmények nemcsak kutatási jelentőséggel bírnak, hanem széles körű alkalmazási lehetőségeket is nyitnak, hozzájárulva egy modern, fenntartható és tudásalapú mezőgazdasági ágazat fejlődéséhez.

Han Minh

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