"Metode ngedit génom teu kedah sabalikna tina metode pamilihan tradisional. "Ieu rada alat anyar," nekenkeun kapala laboratorium résistansi setrés tutuwuhan Sadaya-Rusia Research Institute of Biotéhnologi Pertanian (VNIISB) Vasily Taranov. – Jaman baheula, ahli bedah ngalaksanakeun operasi kalayan péso, teras muncul scalpels, lajeng lasers. Pilihan lengkep béda janten sadia pikeun bedah. Janten rékayasa genetik nawiskeun alat anu anjeun tiasa nyandak sareng ningkatkeun hiji hal, tapi éta henteu ngabatalkeun atanapi ngagentos sadayana anu dianggo sateuacana.
All-Russian Research Institute of Agricultural Biotechnology (VNIISB) ngoperasikeun laboratorium pikeun résistansi setrés tutuwuhan, padamelan anu dilaksanakeun dina dua arah utama: milarian gén anu nangtukeun résistansi pepelakan kana setrés abiotik sareng biotik, sareng ngédit génom. tutuwuhan budidaya pikeun ngaronjatkeun daya tahan stress maranéhanana. Wewengkon panalungtikan para ilmuwan kalebet kentang sareng sayuran di bumi.
Urang ngobrol sareng kapala laboratorium Vasily Taranov sareng panalungtik senior Marina Lebedeva ngeunaan naon fitur sareng kauntungan tina téknologi pangénggalna, naon hasil anu tiasa dihontal sareng naon masalah produsén pertanian Rusia anu dianggo ku para ilmuwan laboratorium pikeun direngsekeun.
– Dinten aya loba omongan ngeunaan kabutuhan pikeun nyepetkeun prosés seléksi. Hal ieu dipercaya yén métode ngedit génom ngamungkinkeun ieu dipigawé. Ieu leres?
V.T.: Eta bakal leuwih bener ngomong yén métode biotéhnologi mantuan teu jadi loba pikeun nyepetkeun seleksi sakumaha rék dilegakeun kamampuhan élmuwan. Prosés ngerjakeun rupa-rupa masih tetep rada panjang, sabab urang ngobrol ngeunaan pepelakan anu gaduh siklus kahirupan anu tangtu.
Tapi janten mungkin pikeun spesialis pikeun meunangkeun hasil anu bakal hésé pisan (upami teu mungkin) pikeun ngahontal ngagunakeun métode beternak tradisional.
Kalayan bantuan éditan génomik, urang ngahaja tiasa ngenalkeun mutasi anu langsung mangaruhan ciri khusus tina rupa-rupa, bari ngajaga sésa-sésa kompleks sipat anu berharga sacara ékonomis teu robih.
M.L.: Bayangkeun yén urang badé ngenalkeun gén résistansi tina kentang liar kana variétas anu dibudidayakeun nganggo metode beternak tradisional. Jang ngalampahkeun ieu, peternak ngalaksanakeun runtuyan crosses "biadab" kalawan garis budaya tangtu. Masalahna nyaéta sapanjang sareng gén résistansi, sadaya gén "liar" anu sanés ditransferkeun kana rupa-rupa, anu paling sering pisan henteu dipikahoyong. Rékayasa genetik ngamungkinkeun anjeun nyandak / ngarobih ngan hiji gén anu dipikahoyong.
- Aya sudut pandang yén sanajan kanyataan yén métode ngedit génom geus dipikawanoh salila kira 10 taun, éta teu acan ngahasilkeun hasil komérsial noticeable.
V.T.: Ieu teu sagemblengna bener. Perusahaan pembibitan terkemuka di dunya nganggo éditan génom sareng henteu nyumputkeunana. Tapi urang henteu terang naon anu aranjeunna laksanakeun sareng naon hasil anu aranjeunna kéngingkeun.
Prestasi henteu diiklankeun sabab langkung mahal pikeun dibawa ka pasar pabrik anu parantos diolah nganggo metode rékayasa genetik tibatan anu dicandak sacara tradisional. Sarta kadangkala ieu téh saukur teu mungkin keur ngalakukeun.
Dina waktos anu sami, sesah pisan ngabuktikeun yén éditan génom dianggo pikeun nyiptakeun rupa-rupa khusus nganggo metode anu aya.
Salila tés, para spesialis bakal milarian sekuen spidol dina génom organisme; upami éta aya, pabrik bakal dikenal salaku modifikasi genetik. Tapi kalayan éditan génomik, teu aya anu diwanohkeun kana génom, janten teu aya anu tiasa dipendakan.
Parobahan mindeng mangaruhan teu ngan hiji gén, tapi hiji tempat husus dina gén, hartina hiji nukléotida, hiji hurup. Jeung milyaran hurup sésana tetep sakumaha aranjeunna. Pikeun nangtukeun yén tutuwuhan geus diédit, anjeun kudu sabenerna maca sakabéh génom na, kalawan sinyalna sapuluh kali leuwih luhur ti standar pikeun ngaleungitkeun kasalahan. Teu aya anu bakal ngalakukeun analisa voluminous sareng mahal pisan, sareng peternak sok tiasa nyarios yén anjeunna nampi pepelakan nganggo mutagenesis atanapi pilihan tradisional.
- M.L.: Éditan génom sacara umum, sareng khususna pangalaman ngagunakeun téknologi ieu dina pepelakan, mangrupikeun carita anu énggal.
Sahenteuna sabab pikeun ngarobah hiji fitur nu peryogi kauninga naon kahayang jeung kumaha carana ngédit éta. Sipat tutuwuhan ditangtukeun ku gén, paling sering sakumpulan gén, anu kedah dipilih target anu cocog pikeun ngédit. Tapi elucidating fungsi jeung pangaturan gén husus nu nyumbang kana Tret dipikaresep merlukeun studi kompléks jeung mindeng lengthy. Lamun dibandingkeun jeung sato jeung manusa, urang bisa disebutkeun yen urang teu nyaho loba mékanisme molekular sipat tutuwuhan (contona, résistansi, produktivitas, jsb) kacida alusna. Dina waktos anu sami, génom tutuwuhan langkung ageung sareng langkung kompleks, anu henteu nyederhanakeun tugasna. Sanajan kitu, loba anu geus dipikawanoh ngaliwatan panalungtikan dasar dina biologi tutuwuhan, sarta beuki urang ngartos ieu, beuki kamungkinan urang pikeun ngaronjatkeun modifikasi.
Salaku tambahan, urang nyarioskeun metode anu ngamungkinkeun pikeun ngabenerkeun ciri-ciri anu tangtu, tapi henteu ngenalkeun variétas énggal ka pasar, anu dianggo, sanaos sababaraha akselerasi, masih peryogi sababaraha taun.
- Naha ahli biotéhnologi ngalakukeun éditan gen? Kumaha maranéhna nangtukeun arah sabenerna karya (tujuan pikeun ngédit)?
V.T.: Ahli biotéhnologi kedah damel babarengan sareng peternak suksés tina pamotongan anu dipilih sareng, idéal, ngalibetkeun produsén spesialis anu sanés. Peternak, sareng patani, netepkeun tugas, peternak ngabantosan milih genotip anu cocog. Kami, kahareupna konsultasi sareng ahli biokimia sareng ahli genetika, urang pikir naon anu urang tiasa nawiskeun dina dasar ieu (karakteristik anu dipikabutuh henteu salawasna ditaliti sacara cekap tina sudut pandang biologis). Urang ningali naon anu sabenerna bisa urang laksanakeun, ngalaksanakeun tahapan gawé urang, balikkeun garis hasilna ka peternak, sarta peternak mawa hasilna kana rupa.
- Naha ngedit génom mangrupikeun téknologi anu mahal?
V.T.: Biaya pikeun meunangkeun pepelakan gumantung kana pepelakan sareng naha pepelakan anu dihasilkeun diédit atanapi transgenik.
Upami urang ngobrol ngeunaan alat, maka pikeun perusahaan anu parantos kalibet dina kéngingkeun bahan bébas virus sareng microcloning, mésér alat sareng réagen pikeun ngedit génom bakal ngarugikeun jumlah anu relatif leutik. Halangan pikeun ngamimitian padamelan sapertos kitu sanés mangrupikeun jumlah investasi anu ageung, tapi kurangna tanaga anu mumpuni. Aya sakedik pisan jalma anu tiasa nyandak sareng ngalaksanakeun tugas khusus sapertos kitu.
Sarta datang deui ka waragad: kamajuan téhnologis di wewengkon ieu pisan gancang. Métode ngedit génom, sebutkeun, dina 2012, nalika CRISPR / Cas9 kapanggih (téhnologi pikeun ngédit génom organisme luhur, dumasar kana sistim imun baktéri), sarta naon urang ayeuna mah béda pisan. Efisiensi operasi ningkat unggal taun, sareng biaya turun.
M.L.: Ieu bisa dibandingkeun jeung proyék sequencing génom manusa. Génom manusa munggaran diurutkeun ku konsorsium internasional salami 10 taun kanggo 2.7 milyar dolar ngan kusabab téknologi sapertos kitu sayogi dina taun 90an. Ayeuna, sequencing génom manusa lengkep hargana kirang ti $1000 sarta nyokot sababaraha poé.
- Hayu urang ngaléngkah ngobrol ngeunaan laboratorium anjeun, naha éta museurkeun kana élmu dasar atanapi panalitian terapan?
V.T.: Urang nyobian ngalakukeun duanana. Mimitina, prioritas dipasihkeun kana hal-hal dasar, tapi ayeuna urang nyobian nerapkeun kamajuan urang pikeun latihan.
Di momen, contona, urang keur diajar mékanisme résistansi kentang ka virus Y. Ieu loba karya fundamental, tapi lamun suksés, hasilna bakal pisan metot pikeun seleksi variétas tahan.
M.L.: Élmu dasar sareng terapan aya hubungan anu raket; hiji moal tiasa aya tanpa anu sanés. Upami urang henteu terang kumaha virus berinteraksi sareng pepelakan, sareng protéin spésifik mana, urang moal tiasa ngarobih aranjeunna pikeun ngajantenkeun pabrik tahan.
Kami parantos ngalaksanakeun panalungtikan ngeunaan virus Y ti saprak 2018 sareng ayeuna nuju ka kanyataan yén dina sababaraha taun ka hareup urang bakal nampi rumus pikeun résistansi, sareng ka hareupna hasil praktis anu diperyogikeun: pepelakan kentang moal nyintésis protéin virus, éta. bakal tahan ka virus.
- Naha anjeun damel sareng perusahaan pembibitan Rusia / peternak?
V.T.: Dina kentang, urang damel sareng peternak ngora Maria Polyakova, aktip komunikasi sareng para ahli ti Uni Kentang, sareng ngajaga kontak sareng Pusat Panaliti Federal Kentang anu dingaranan. A.G. Lorja. Sedengkeun pikeun kol, urang berinteraksi sareng urang sunda jeung growers siki tina Rusia State Agrarian Universitas-Moscow Akademi Pertanian dingaranan. K.A. Timiryazev ku Grigory sareng Socrates Monachos. Sareng naon anu urang laksanakeun di daérah ieu, kami dipandu ku aranjeunna.
- Sareng deui ngeunaan virus. Marina Valerievna, rentang kapentingan ilmiah anjeun henteu ngan ukur virus Y. Dina 2023, anjeun nampi hibah ti Yayasan Élmu Rusia pikeun ngalaksanakeun panalungtikan ngeunaan proyék "Studi viromes kentang dibudidayakan (Solanum tuberosum L.) ngagunakeun métode sekuensing throughput tinggi." Naha topik ieu metot?
M.L.: Kentang, langkung ageung tibatan seueur pepelakan sanés, kaserang panyakit virus, sabab disebarkeun sacara vegetatif. Virus ngumpulkeun dina umbi sareng diwariskeun ka generasi salajengna, ku kituna viral load terus ningkat. Nalika aranjeunna nyarios yén kentang degenerasi, ieu mangrupikeun anu urang nyarioskeun.
Virus sanés sistem inert; aranjeunna aktip berinteraksi sareng pepelakan inang sareng séwang-séwangan. Aya kasus nalika pepelakan anu parantos gering ku hiji virus khusus henteu tiasa katépaan ku anu sanés. Sareng aya virus anu henteu tiasa nginféksi pepelakan nyalira; aranjeunna ngan ukur gawé bareng sareng virus sanés. Nembé nembé, karya diterbitkeun ngajéntrékeun bentuk virus anu ngabantosan pepelakan salamet halodo. Transisi anu teu kaduga tina parasitisme ka mutualisme.
Teu aya bahan kimia anu mujarab pikeun merangan panyakit virus dina kentang. Pikeun ngaronjatkeun kaséhatan na, rada rumit sarta, paling importantly, métode mahal geus dimekarkeun: ngaliwatan budaya in vitro, meunangkeun microtubers. Tapi hasilna ngan ukur kanggo sababaraha generasi. Pikeun milarian solusi anu sanés, anjeun kedah ngulik karakteristik virus sacara langkung rinci, ku kituna kajian éta relevan pisan.
- GOST 33996-2016 "Kentang cikal. Kaayaan teknis sareng metode pikeun nangtukeun kualitas" lima virus didaptarkeun (PVK - virus kentang X; virus kentang SBK - S; virus kentang MVK - M; virus kentang YBK - Y; VSLK - virus daun curl kentang) jeung hiji viroid (PSTV - potato spindle tuber viroid). Naha anjeun badé difokuskeun aranjeunna?
M.L.: Proyék kuring boga tujuan pikeun ngagunakeun métode throughput anu luhur pikeun ngulik viromes (kumpulan virus) anu aya dina kentang di Rusia. Ieu metot duanana ti sudut pandang naon kompléx virus béda kapanggih dina hiji tutuwuhan, sarta ti sudut pandang tina Prévalénsi virus ieu.
Dina total, langkung ti 50 virus anu aya dina kentang dipikanyaho di dunya. Anu didaptarkeun dina GOST mangrupikeun anu paling bahaya, sareng sajaba, aranjeunna gaduh tanda éksternal anu jelas. Ku kituna, necrosis mosaic mangrupakeun manifestasi umum tina inféksi virus Y, sarta ayana virus curl daun bisa ditangtukeun ku deformasi karakteristik wilah daun.
Tapi aya loba virus nu teu manifest sorangan phenotypically, sanajan maranéhanana ogé bisa boga pangaruh dina pamotongan. Aranjeunna jarang kapanggih, tapi ngan sabab teu ditéang.
Salaku conto, kuring tiasa nyebatkeun karya kolega ti All-Russian Research Institute of Plant Protection (VIZR). Taun 2019, aranjeunna nyebarkeun tulisan ngeunaan panemuan virus kentang P di Rusia. Saméméhna dipercaya yén éta disebarkeun sacara éksklusif di Amérika Kidul.
Patarosan naon anu bakal urang mendakan upami urang henteu ningali "handapeun lampu jalan" dimana cahayana, tapi dimana urang henteu acan ningali.
– Dimana anjeun bakal ngalaksanakeun panalungtikan anjeun?
M.L.: Numutkeun istilah hibah, proyék bakal nyandak dua taun. Taun ka tukang urang gawé bareng jeung tegalan kentang di wewengkon Tula, dikumpulkeun bahan, digawé jeung variétas béda jeung reproductions. Taun ieu urang bakal angkat ka daérah sanés sareng ningali virus naon anu aya di dinya.
Hasil panilitian bakal disimpulkeun dina taun 2025, sareng kami pasti bakal nyarioskeun ka para pekebun kentang Rusia ngeunaan éta.