Дослідники використовують CRISPR-Cas9, щоб позбавити цикорій від "гірких генів"
Дослідникам вдалося створити цикорій, який практично не містить гірких речовин. Для цього вони використовували відому технологію CRISPR-Cas9. Вони вимкнули тільки ті гени, які контролюють вироблення гіркої речовини рослини. Це відкриває можливості для вирощування цикорію, оскільки (молоді) споживачі вважають за краще, щоб він був менш гірким.
Це цікаво і для вирощування кореня цикорію. Тут перевага віддається менш гіркому корінні. Вони використовуються його для виробництва здорового, багатого клітковиною, безглютенового борошна для харчової промисловості. Це дослідження може навіть відкрити перспективи для розведення інших овочів, таких як брюссельська капуста та ендівій. Вони теж, як відомо, гіркі.
У Бельгії вирощується все менше і менше цикорію. Тим не менш, ці культури все ще мають потенціал, особливо якщо вони можуть бути менш гіркими. Свіжий цикорій-одна з "перлин корони" Бельгії. Він як і раніше входить в десятку найбільш вживаних овочів в країні. Але більш різноманітна пропозиція за ступенем гіркоти краще задовольняло б попит який змінюється. Молоді споживачі, зокрема, хочуть, щоб овоч був трохи менш гірким.
Люди також не знають коріння цикорію. Воно переробляються в інулін, корисне розчинне пребіотичне харчове волокно, що використовується в харчовій промисловості. Ця промисловість також зацікавлена в менш гіркій сировині. Негіркі коріння цикорію можна переробляти відразу після сушки і подрібнення в багате клітковиною борошно. Без попередньої екстракції і очищення інуліну.
Тому для бельгійських виробників цикорію життєво важливо, щоб селекціонери зосередилися на менш гірких сортах. Шарлотта де Брюйн-науковий співробітник Центру системної біології рослин VIB-UGent і науково-дослідного інституту сільського господарства, рибальства і продовольства Фландрії (ILVO).
Під час свого докторського дослідження Шарлотта спробувала знайти гени, відповідальні за гіркий смак цих рослин і коренів. Їй допомагали доктор Катрін Ван Лаер з ILVO і доктор Ален Гуссенс з VIB. Доктор Гуссенс є експертом в області речовин, що впливають на смак. А доктор Ван Лаер знає все про традиційні і передові методи розведення.
Гени, що впливають на гіркоту, беруть участь у біосинтезі гваянолідних сесквітерпенових лактонів. Шарлотта використовувала CRISP-Cas9 і досягла успіху в дуже специфічному «відключенні» генів сільськогосподарських культур. Це означає, що ці гени все ще присутні в рослині; їх характеристики просто більше не виражені. В результаті рослини Cichorium майже не виробляли гірких речовин.
Доктор Ван Лаер керував дослідженням і відзначає значний потенціал цього методу. "CRISPR-Cas9-це "нова" техніка, яку ми можемо використовувати для селекції. Здається, що вона дуже успішна у внесенні тільки бажаних змін в ДНК рослин. відключити виробництво генів".
"І ми створили рослини, які тепер можна додатково оцінити за іншими сільськогосподарськими аспектами. Незрозуміло, що можливо в традиційній селекції. Але можна, однак, швидко провести кілька циклів схрещування і селекційної роботи. Виробництво гірких речовин, ймовірно, знижується, але не усувається повністю", — говорить доктор Ван Лаере.
Шарлотта робить важливий крок у цьому дослідженні. "Ми виявили кілька специфічних генів. При відключенні в цикорії вони практично не виробляють гірких речовин. Крім того, ми оптимізували протокол CRISPR-Cas9, який відключає максимально можливу кількість цих генів одночасно. проблема. Звичайно, в подальших дослідженнях ще є можливості для оптимізації".
Коли результат буде у нас на тарілках?
Пройде ще деякий час, перш ніж широка публіка зможе купити менш гіркий цикорій. По-перше, вчені повинні провести додаткові дослідження, щоб з'ясувати, чи ідентифіковані гени мають додаткові функції. І розроблені продуктові лінійки повинні бути додатково розширені. Крім того, в 2018 році Європейський суд постановив, що модифіковані CRISPR-Cas9 рослини підпадають під таке ж суворе законодавство, як і генетично модифіковані організми (ГМО). Це робить практично неможливим їх продаж в Європі.
Тим не менш, завдяки цьому дослідженню Шарлотта де Брюйн досягла значного наукового прогресу. Його можна використовувати і для селекції інших культур, таких як брюссельська капуста, ендівій і рукола.
"Ідентифікація та характеристика цих генів біосинтезу є величезним кроком до розуміння того, як рослини створюють гіркі речовини. Володіючи цими фундаментальними знаннями, ми тепер можемо проводити скринінг великих існуючих популяцій рослин на наявність природних мутантів з тим же ефектом. Тому що, на відміну від рослин, модифікованих CRISPR-Cas9, природні мутанти не підпадають під дію законодавства про ГМО", — говорить доктор Ван Лаере.
ILVO хоче продовжити роботу з компаніями над методами розведення CRISPR-Cas9. Селекціонери повинні використовувати їх для створення нових сортів, в тому числі цикорію. Логічним партнером в цьому є UGent / VIB. Цей відділ системної біології рослин має великий досвід і інтерес до відкриття генів в метаболізмі терпенів рослин. Він також займається метаболічною інженерією, а також розробкою та застосуванням технології на основі CRISPR-Cas9.
"Дослідження Шарлотти пропонує унікальне розуміння механізмів, що використовуються рослинами для виробництва гірких речовин. Ці важливі знання створюють безліч нових можливостей для адаптації таких культур, як гіркота цикорію, до потреб користувачів", — підсумовує доктор Гуссенс.
Також читайте: