Технология генетических «ножниц» кардинально повышает урожайность и качество сельхозкультур

Проблемы, связанные со здоровьем, волнуют людей больше, чем проблемы изменения климата и роста мирового населения, которые потенциально могут привести к нехватке ресурсов и локальным проявлениям голода. Так, в последние годы в медицине начали активно применять технологию редактирования генома CRISPR/Cas9 для лечения тяжелых генетических заболеваний.

Вместе с тем ученые нашли ей применение и в сельском хозяйстве: посредством CRISPR/Cas9 появилась возможность быстро выводить новые сорта культурных растений, устойчивых к неблагоприятным условиям и вредителям.

Изобретенная в 2012 году Эммануэлем Шарпантье и Дженнифер Дудне технология точечного воздействия на генетический код, которая, к слову, принесла создателям Нобелевскую премию в области химии в октябре 2020 года, работает следующим образом. CRISPR/Cas9 в виде генетических "ножниц" позволяет вырезать из цепочки ДНК, состоящей из последовательности аминокислот, которые в свою очередь формируют белки - основной строительный материал клетки, нужный фрагмент. После такой операции удаленные звенья можно заменить "заплаткой", вставив вместо них другой генетический код, или просто "сшить" ДНК обратно - словно там ничего не было.

Стоит отметить, что данная технология отличается от генной модификации, так как при ее применении не вставляется инородная ДНК, например, ДНК вирусов или бактерий, как при создании генетически модифицированных организмов (ГМО). Преимущество этой технологии по сравнению с традиционной селекцией заключается в том, что на внесение необходимых генетических правок здесь уходит всего несколько дней, а не годы. При этом стоит это совсем недорого - около 75 долларов за редактирование одного гена. Кроме того, регулирование и контроль над генной редакцией тут не такие жесткие, как при использовании технологий ГМО или селекции. 

Данная технология очень быстро прогрессирует в области сельского хозяйства, в особенности в сфере растениеводства. Помимо укрепления устойчивости к погодным условиям и различным вредителям, технология генетических «ножниц» используется и для улучшения вкусовых качеств. Например, она может улучшить качество помидоров, ставших безвкусными из-за селекционных программ, которые в большей степени ориентированы на урожайность, а не на вкус.

Кроме того, посредством редактирования генетического кода можно сделать продукты, получаемые из масличных культур, более полезными. Например, соевое масло содержит большое количество транс-жиров, повышающих уровень вредного холестерина при потреблении. Благодаря генному редактированию полученное масло уже не будет содержать транс-жиров, при этом в нем появится определенный процент олеиновой кислоты, которая обычно содержится в оливковом масле и авокадо, полезных для здоровья.

Опыты на генетическом уровне проводились со многими культурами. Так, удалось вывести сорт кукурузы, которая дает высокий урожай в условиях засухи. Появился и новый сорт пшеницы с низким уровнем глютена, которая отлично подходит людям с непереносимостью глютена. Кроме того, удалось вывести сорт бананов, способных бороться со смертоносным грибком, угрожающим мировым коммерческим поставкам. А также новый сорт риса, который дает на 25-30% больше урожая, причем без ущерба для его устойчивости к суровым климатическим условиям, и новый сорт кофейных бобов, которые не содержат кофеин. Эти примеры можно приводить и дальше.

Сегодня технология генетических «ножниц» применяется и в животноводстве, способствуя улучшению состояния здоровья животных и принося другие практические бонусы. Например, в Японии ученые вывели породу свиней с особым соотношением бурого и белого жира. Они устойчивы к холоду, поэтому на отопление фермы тратится меньше средств. Еще один успешный эксперимент этой же команды ученых - коровы, невосприимчивые к туберкулезу. Кроме того, специалисты вырастили безрогих коров, избавив таким образом фермеров от необходимости спиливать животным рога, а после - сжигать.

Внедрение инноваций в сельском хозяйстве - это уже не просто возможность экспериментировать, а необходимость, учитывая, что только они смогут помочь человечеству решить задачи удовлетворения растущего глобального спроса на продовольствие. Возможно именно революционная технология генетического редактирования станет решающим фактором в этом вопросе.

Смотрите больше интересных агроновостей Казахстана на нашем канале telegram, узнавайте о важных событиях в facebook и подписывайтесь на youtube канал и instagram.