CRISPR прокладає шлях для сільського господарства В'єтнаму.

Застосування передової технології редагування генів для одночасного збільшення вмісту заліза та цинку та зменшення накопичення кадмію в рисових зернах відкриває новий перспективний підхід для рисової промисловості В'єтнаму.

Згідно з результатами незалежного аналізу, зразки рису, модифіковані за допомогою технології CRISPR/Cas9, показали підвищене накопичення заліза та цинку та зниження поглинання кадмію.

Дослідницький проект «Покращення сортів рису з точки зору мікроелементів за допомогою біотехнології», який очолює доктор Ле Куїнь Май та спонсорує факультет природничих наук (В'єтнамський національний університет, Ханой), досяг значних результатів у покращенні вмісту мікроелементів у рисі та мінімізації ризику накопичення важких металів, шкідливих для здоров'я.

З огляду на проблему дефіциту мікроелементів у раціоні та зростаючу стурбованість щодо забруднення сільськогосподарської продукції кадмієм, дослідницька група обрала передовий підхід з використанням технології редагування генів CRISPR/Cas9 для одночасного збільшення накопичення заліза та цинку в зернах, зменшення поглинання кадмію та підтримки росту рослин. Метою проекту було розробити структури редагування генів, налагодити процеси регенерації та створити покращені лінії рису зі збільшеним вмістом Fe та Zn та щонайменше на 10% меншим вмістом Cd порівняно з вихідним сортом.

Під час процесу впровадження дослідницька група успішно розробила та валідувала чотири конструкції CRISPR/Cas9, спрямовані на гени транспортерів металів OsNRAMP2, OsNRAMP5 та OsNRAMP7, а також вектор pCRISPRa для регулювання експресії OsYSL2 – генів, які відіграють вирішальну роль у транспортуванні та накопиченні Fe, Zn та Cd у рисі. Процес редагування геному та регенерації рослин був розроблений відповідно до критеріїв ефективності переносу генів та ефективності мутацій, що дозволяє застосовувати його до цільових сортів з високим потенціалом регенерації. На цій технічній основі команда створила чотири лінії рису з відредагованими генами: R7-33.47, R5-01.59, R5-04.28 та R5-22.21; Незалежні аналізи, проведені в Інституті сільськогосподарської та лісової науки і технологій Північного гірського регіону, підтвердили, що вміст Fe та Zn у насінні збільшився щонайменше на 10%, а вміст Cd зменшився щонайменше на 10% порівняно з вихідним сортом.

Окрім успішного створення перспективних ліній рису, дослідницька група також завершила комплексний набір науково-технологічних продуктів, включаючи: звіт про оцінку вмісту Fe, Zn та Cd у кількох популярних сортах рису у В'єтнамі; та процес редагування генів, пов'язаних з мікроелементами, у рисі. Зокрема, процес досяг ефективності регенерації >10% (розраховано на основі загальної кількості калюсних тканин), ефективності переносу генів >20% (розраховано на основі загальної кількості регенерованих рослин) та ефективності редагування цільового гена >10% (розраховано на основі загальної кількості рослин, що несуть перенесений ген).

Молекулярні характеристики трансгенної лінії рису TBR225 T0.

Дослідницька група опублікувала 5 міжнародних статей, включаючи одну в журналі Plant Science, та 4 вітчизняні статті; вони також створили систему даних для аналізу мінерального складу, експресії генів та дизайну структури плазмід для підтримки подальших досліджень. Проект також досяг своїх навчальних цілей: 3 магістерські студенти успішно керували та захистили свої дисертації, зробивши свій внесок у формування висококваліфікованої робочої сили в галузі прикладної біотехнології в сільському господарстві.

З точки зору практичного впливу, сорти рису зі збільшеним вмістом Fe та Zn і зниженим вмістом Cd обіцяють значні переваги для національної продовольчої безпеки, оскільки рис є основним джерелом енергії для більшості в'єтнамських домогосподарств. Зменшення накопичення кадмію в зернах сприяє підвищенню безпеки харчових продуктів та зменшує ризик довгострокового впливу на нього через їжу.

З економічної та ринкової точки зору, покращені сорти рису з покращеними поживними речовинами допоможуть підвищити статус в'єтнамського рису, відповідатимуть суворим стандартам якості експортних ринків та відповідатимуть орієнтації на розвиток високоцінного сільського господарства. Дослідницька група також визначила наступні кроки, такі як проведення багатолокаційних випробувань, оцінка росту та врожайності, оцінка біобезпеки та передача матеріалів для селекційної роботи в інститутах, університетах та підприємствах з селекції рослин.

Успіх цього проєкту демонструє великий потенціал технології редагування геному у сільському господарстві В'єтнаму, створюючи міцну наукову основу для розробки сортів рису з підвищеним вмістом мікроелементів, безпечніших та цінніших. У контексті зростаючих потреб у харчуванні та вимог до якості рису ці досягнення мають не лише дослідницьке значення, але й відкривають перспективи для широкого застосування, сприяючи розвитку сучасного, сталого та заснованого на знаннях сільськогосподарського сектору.

Хан Мінь

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