CRISPR otwiera drogę dla rolnictwa wietnamskiego.

Zastosowanie zaawansowanej technologii edycji genów w celu jednoczesnego zwiększenia zawartości żelaza i cynku, a jednocześnie ograniczenia gromadzenia się kadmu w ziarnach ryżu, otwiera obiecujące nowe podejście dla wietnamskiego przemysłu ryżowego.

Niezależne analizy wykazały, że próbki ryżu zmodyfikowane przy użyciu technologii CRISPR/Cas9 wykazują zwiększoną akumulację żelaza i cynku oraz zmniejszone wchłanianie kadmu.

Projekt badawczy „Ulepszanie odmian ryżu pod kątem mikroskładników odżywczych z wykorzystaniem biotechnologii”, kierowany przez dr Le Quynh Mai i sponsorowany przez Wydział Nauk Ścisłych (Narodowy Uniwersytet Wietnamski w Hanoi), przyniósł znaczące rezultaty w zakresie poprawy zawartości mikroskładników odżywczych w ryżu i minimalizacji ryzyka gromadzenia się metali ciężkich, szkodliwych dla zdrowia.

Z uwagi na problem niedoborów mikroelementów w diecie oraz rosnące obawy dotyczące zanieczyszczenia produktów rolnych kadmem, zespół badawczy wybrał zaawansowane podejście wykorzystujące technologię edycji genów CRISPR/Cas9, aby jednocześnie zwiększyć akumulację żelaza i cynku w ziarnach, zmniejszyć absorpcję kadmu i utrzymać wzrost roślin. Celem projektu było zaprojektowanie struktur edycji genów, opracowanie procesów regeneracji oraz stworzenie ulepszonych linii ryżu o zwiększonej zawartości żelaza i cynku oraz co najmniej 10% redukcji kadmu w porównaniu z odmianą pierwotną.

Podczas procesu wdrażania, zespół badawczy pomyślnie zaprojektował i zwalidował cztery konstrukcje CRISPR/Cas9 ukierunkowane na geny transporterów metali OsNRAMP2, OsNRAMP5 i OsNRAMP7, a także wektor pCRISPRa regulujący ekspresję OsYSL2 — genów, które odgrywają kluczową rolę w transporcie i akumulacji Fe, Zn i Cd w ryżu. Proces edycji genomu i regeneracji roślin został opracowany tak, aby spełnić kryteria wydajności transferu genów i skuteczności mutacji, umożliwiając zastosowanie w odmianach docelowych o wysokim potencjale regeneracji. Na tej podstawie technicznej zespół stworzył cztery linie ryżu poddane edycji genów: R7-33.47, R5-01.59, R5-04.28 i R5-22.21; Niezależne analizy przeprowadzone w Instytucie Nauki i Technologii Rolniczej i Leśnej Regionu Północnych Gór potwierdziły, że zawartość Fe i Zn w nasionach wzrosła o co najmniej 10%, a zawartość Cd spadła o co najmniej 10% w porównaniu z oryginalną odmianą.

Oprócz udanego stworzenia obiecujących linii ryżu, zespół badawczy ukończył również kompleksowy zestaw produktów naukowych i technologicznych, w tym: raport oceniający zawartość Fe, Zn i Cd w kilku popularnych odmianach ryżu w Wietnamie oraz proces edycji genów związanych z mikroelementami w ryżu. Proces ten osiągnął wydajność regeneracji >10% (obliczoną na podstawie całkowitej liczby tkanek kalusa), wydajność transferu genów >20% (obliczoną na podstawie całkowitej liczby zregenerowanych roślin) oraz wydajność edycji genu docelowego >10% (obliczoną na podstawie całkowitej liczby roślin niosących przeniesiony gen).

Charakterystyka molekularna transgenicznej linii ryżu TBR225 T0.

Zespół badawczy opublikował 5 artykułów międzynarodowych, w tym jeden w czasopiśmie Plant Science, oraz 4 artykuły krajowe; zbudował również system danych do analizy składu mineralnego, ekspresji genów i projektowania struktur plazmidów, wspierający dalsze badania. Projekt osiągnął również swoje cele szkoleniowe – 3 magistrantów z powodzeniem wypromowało i obroniło swoje prace dyplomowe, przyczyniając się do rozwoju wysokiej jakości kadr w dziedzinie biotechnologii stosowanej w rolnictwie.

W praktyce odmiany ryżu o podwyższonej zawartości żelaza i cynku oraz obniżonej zawartości kadmu obiecują znaczące korzyści dla bezpieczeństwa żywnościowego kraju, ponieważ ryż jest głównym źródłem energii dla większości wietnamskich gospodarstw domowych. Zmniejszona akumulacja kadmu w ziarnach przyczynia się do poprawy bezpieczeństwa żywności i zmniejsza ryzyko długotrwałego narażenia na jego spożycie.

Z perspektywy ekonomicznej i rynkowej, ulepszone odmiany ryżu o zwiększonej wartości odżywczej pomogą podnieść status wietnamskiego ryżu, spełnić rygorystyczne standardy jakości na rynkach eksportowych i wpasować się w orientację rozwojową rolnictwa wysokowartościowego. Zespół badawczy wskazał również kolejne kroki, takie jak przeprowadzenie prób wieloośrodkowych, ocena wzrostu i plonów, ocena bezpieczeństwa biologicznego oraz przekazanie materiałów do badań hodowlanych w instytutach, uniwersytetach i przedsiębiorstwach hodowli roślin.

Sukces tego projektu dowodzi ogromnego potencjału technologii edycji genomu w wietnamskim rolnictwie, tworząc solidne podstawy naukowe do opracowania odmian ryżu wzbogaconych w mikroelementy, bezpieczniejszych i o wyższej wartości odżywczej. W kontekście rosnących potrzeb żywieniowych i wymagań dotyczących jakości ryżu, osiągnięcia te mają nie tylko znaczenie badawcze, ale także otwierają perspektywy szerokiego zastosowania, przyczyniając się do rozwoju nowoczesnego, zrównoważonego i opartego na wiedzy sektora rolnego.

Han Minh

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