CRISPR banar väg för vietnamesiskt jordbruk.

Tillämpningen av avancerad genredigeringsteknik för att samtidigt öka järn- och zinkhalten och minska kadmiumackumuleringen i riskorn öppnar upp för en lovande ny metod för Vietnams risindustri.

Risprover modifierade med CRISPR/Cas9-teknik visade ökad järn- och zinkackumulering och minskat kadmiumupptag, enligt resultat från oberoende analys.

Forskningsprojektet "Förbättring av rissorter vad gäller mikronäringsämnen med hjälp av bioteknik", lett av Dr. Le Quynh Mai och sponsrat av naturvetenskapliga fakulteten (Vietnam National University, Hanoi), har uppnått betydande resultat när det gäller att förbättra mikronäringsinnehållet i ris och minimera risken för ansamling av tungmetaller som är skadliga för hälsan.

Drivet av problemet med mikronäringsbrister i kosten och den ökande oron för kadmiumkontaminering i jordbruksprodukter , valde forskargruppen en avancerad metod med CRISPR/Cas9-genredigeringsteknik för att samtidigt öka järn- och zinkackumuleringen i spannmål, minska kadmiumabsorptionen och bibehålla växttillväxt. Projektets mål var att designa genredigeringsstrukturer, etablera regenereringsprocesser och skapa förbättrade rislinjer med ökat Fe- och Zn-innehåll och en minskning av Cd på minst 10 % jämfört med den ursprungliga sorten.

Under implementeringsprocessen designade och validerade forskargruppen framgångsrikt fyra CRISPR/Cas9-konstruktioner riktade mot metalltransportörgenerna OsNRAMP2, OsNRAMP5 och OsNRAMP7, samt pCRISPRa-vektorn för att reglera uttrycket av OsYSL2 – gener som spelar en avgörande roll i transporten och ackumuleringen av Fe, Zn och Cd i ris. Genomredigerings- och växtregenereringsprocessen utvecklades för att uppfylla kriterierna för genöverföringseffektivitet och mutationseffektivitet, vilket möjliggör tillämpning på sorter med hög regenereringspotential. Utifrån denna tekniska grund skapade teamet fyra genredigerade rislinjer: R7-33.47, R5-01.59, R5-04.28 och R5-22.21. Oberoende analyser vid Northern Mountainous Region Institute of Agricultural and Forestry Science and Technology bekräftade att Fe- och Zn-halten i fröna ökade med minst 10 % och Cd-halten minskade med minst 10 % jämfört med den ursprungliga sorten.

Förutom att framgångsrikt skapa lovande rislinjer, slutförde forskargruppen också en omfattande uppsättning vetenskapliga och tekniska produkter, inklusive: en rapport som utvärderar Fe-, Zn- och Cd-halten i flera populära rissorter i Vietnam; och en process för att redigera mikronäringsämnesrelaterade gener i ris. Mer specifikt uppnådde processen en regenereringseffektivitet på >10 % (beräknat baserat på det totala antalet kallusvävnader), en genöverföringseffektivitet på >20 % (beräknat baserat på det totala antalet regenererade plantor) och en målgenredigeringseffektivitet på >10 % (beräknat baserat på det totala antalet plantor som bär den överförda genen).

Molekylära egenskaper hos den TBR225 transgena rislinjen T0.

Forskargruppen publicerade fem internationella artiklar, inklusive en inom växtvetenskap, och fyra inhemska artiklar. De byggde också ett datasystem för att analysera mineralsammansättning, genuttryck och plasmidstrukturdesign för att stödja vidare forskning. Projektet uppnådde också sina utbildningsmål, med tre masterstudenter som framgångsrikt handledde och försvarade sina avhandlingar, vilket bidrog till den högkvalitativa arbetsstyrkan inom tillämpad bioteknik inom jordbruket.

När det gäller praktisk påverkan lovar rissorter med ökat Fe och Zn och reducerat Cd betydande fördelar för den nationella näringssäkerheten, eftersom ris är den primära energikällan för de flesta vietnamesiska hushåll. Minskad kadmiumackumulering i spannmålen bidrar till förbättrad livsmedelssäkerhet och minskar risken för långvarig exponering via kosten.

Ur ett ekonomiskt och marknadsmässigt perspektiv kommer förbättrade rissorter med förbättrad näring att bidra till att höja statusen för vietnamesiskt ris, uppfylla exportmarknadernas stränga kvalitetsstandarder och anpassa sig till utvecklingsinriktningen för högvärdigt jordbruk. Forskargruppen identifierade också nästa steg som att genomföra flerplatsförsök, utvärdera tillväxt och avkastning, bedöma biosäkerhet och överföra material för förädlingsarbete vid institut, universitet och växtförädlingsföretag.

Projektets framgång visar den stora potentialen för genomredigeringsteknik inom vietnamesiskt jordbruk, vilket skapar en solid vetenskaplig grund för att utveckla mikronäringsämnesförstärkta, säkrare och mer värdefulla rissorter. Mot bakgrund av ökande näringsbehov och krav på riskvalitet har dessa framsteg inte bara forskningsbetydelse utan öppnar också upp möjligheter för bred tillämpning, vilket bidrar till utvecklingen av en modern, hållbar och kunskapsbaserad jordbrukssektor.

Han Minh

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