Jeśli regularnie odwiedzasz targowisko rolników, możesz być zaznajomiony z mieloną, małą łuskaną jagodą, która przypomina malutką żółtą miechówkę , ale smakuje jak owocowa mieszanka ananasa, pomidora koktajlowego i wanilii. Jest szansa, że jeśli spróbowałeś mielonych czereśni - zwanych także "wiśniami z łuski", "pomidorami truskawkowymi" i "pomidorami ananasowymi" - rolnik miał tylko niewielki zapas. Dzieje się tak, ponieważ rośliny pochodzące z Ameryki Środkowej i Południowej są notorycznie nieprzyjazne dla hodowców.
Groundcherries zyskało swoją nazwę, ponieważ ich rozległe, podobne do pomidorów winorośle rosną blisko gleby w splątanych krzewach, a wyłuskane owoce spadają na ziemię w szczytowej dojrzałości. Zbiór należy wykonać ręcznie, a owoce pozostawione na ziemi w czasie deszczu szybko gniją. Doskonale dojrzała mielona uprawa jest aromatyczną rozkoszą, ale praca i straty sprawiają, że jest to uprawa nieopłacalna dla rolników.
Ziemniaki są jedną z setek tak zwanych „upraw sierocych” - owoców, warzyw i zbóż, które są uprawiane w małych, często na własne potrzeby gospodarstwach rolnych na całym świecie, ale zostały w dużej mierze zignorowane przez hodowców komercyjnych ze względu na słabe plony i niską odporność na szkodniki i zła pogoda. Ale to może się zmienić.
Naukowcy zajmujący się roślinami trafili na pierwsze strony gazet , używając narzędzia CRISPR do edycji genów, aby poprawić niektóre niepożądane cechy roślin gruntowych. Sekwencjonując genom rośliny i porównując go z dobrze zbadanymi genomami, takimi jak pomidor, naukowcy z Instytutu Medycznego Howarda Hughesa i Instytutu Boyce Thompson byli w stanie zidentyfikować geny w uprawie gruntowej, które kontrolowały kształt rośliny i wielkość owoców. Korzystając z CRISPR, zredagowali ekspresję tych genów, aby uzyskać bardziej zwarte i krzaczaste rośliny gruntowe z 25% cięższymi owocami. (Ich odkrycia zostały opublikowane w czasopiśmie Nature Plants 1 października 2018 r.)
Teraz, jeśli uda im się wymyślić, jak zapobiec spadaniu dojrzałych owoców z winorośli, biedna osierocona uprawa gruntowa może zostać „zaadoptowana” przez dużych komercyjnych hodowców i pojawić się w lokalnym sklepie spożywczym.
„Hodowla roślin to naprawdę ekscytujący czas” - mówi Allen Van Deynze , hodowca roślin i badacz z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Davis. „Hodowla roślin zawsze była definiowana jako nauka i sztuka i staje się o wiele bardziej nauką. To z powodu narzędzi, które wprowadzamy na stół”.
Zainteresowanie Van Deynze technologią hodowli roślin wykracza daleko poza ratowanie ulubieńca rolników na rynku. Jest liderem technicznym African Orphan Crops Consortium , którego celem jest sekwencjonowanie genomów 101 sierocych roślin uprawnych w Afryce, takich jak ignamy, proso, pajęczaki i jujuba. Mimo że miliony Afrykanów polegają na tych uprawach, najpopularniejsze odmiany często mają niską zawartość kluczowych witamin i minerałów. W rezultacie Van Deynze twierdzi, że 37 procent afrykańskich dzieci cierpi z powodu niedożywienia przez całe życie.
CRISPR a GMO
Jednym z celów grupy Van Deynze jest przeszkolenie setek afrykańskich hodowców roślin w zakresie technologii genomicznych wykorzystywanych w zachodnim rolnictwie komercyjnym do ulepszania podstawowych upraw, takich jak pszenica, kukurydza i soja. Konsorcjum nie tylko sekwencjonuje pełny genom każdej rośliny osieroconej, ale także dostarcza informacji genetycznej o 100 dodatkowych odmianach każdej rośliny. W pierwszej kolejności afrykańscy hodowcy roślin wybiorą korzystne cechy z wielu odmian i skrzyżują je przy użyciu tradycyjnych technik hodowlanych.
Ale Van Deynze twierdzi, że będą również przypadki, w których naturalna różnorodność genetyczna rośliny nie wystarczy, aby uprawa była wystarczająco odporna na suszę lub pożywna.
„Wtedy zaczynasz przyglądać się pozostałym narzędziom znajdującym się w zestawie narzędzi hodowcy roślin” - mówi Van Deynze. „Czy istnieje metoda edycji genów, której mogę użyć, która działa na innych gatunkach?”
Van Deynze wyjaśnia, że używanie CRISPR do edycji określonych genów w roślinie to nie to samo, co techniki stosowane w uprawach GMO (organizmów modyfikowanych genetycznie).
„Przy obecnej technologii GMO wstawiasz gen, którego jeszcze nie ma i ten gen jest losowo umieszczany w genomie” - mówi Van Deynze. „Dzięki CRISPR modyfikujemy gen, który już istnieje. Koncepcyjnie to zupełnie inna rzecz, a także znacznie wydajniejszy. Dlatego CRISPR jest bardzo ekscytujący, mamy nadzieję, że zyska akceptację na całym świecie”.
Amerykańska Agencja ds.Żywności i Leków (FDA) nie reguluje obecnie ani nie zabrania edycji genetycznej upraw żywności przy użyciu CRISPR lub podobnych technologii, a Van Deynze uważa, że te narzędzia hodowlane nowej generacji są z natury bezpieczne, głównie dlatego, że nie istnieją w odkurzać. Nowe odmiany roślin opracowane przy użyciu CRISPR nadal będą wymagały rygorystycznych testów w terenie i oceny, zanim zostaną wysłane na rynek.
Van Deynze zauważa, że narzędzia takie jak CRISPR mogą pomóc hodowcom roślin nadążyć za nieprzewidywalnymi skutkami zmiany klimatu. „Żyjemy w świecie skrajności i częściej je widzimy” - mówi. „Potrzebujemy bardziej wytrzymałych odmian roślin uprawnych, które wytrzymają takie warunki, jak susza, ekstremalne upały i nietypowe zimno”.
Największą zaletą hodowli wspomaganej CRISPR jest szybkość. Opracowanie nowej, bardziej krzaczastej odmiany gruntowej przy użyciu CRISPR zajęło tylko dwa lata, w porównaniu do pięciu lub więcej lat przy użyciu konwencjonalnych metod hodowli roślin. Ale nie myśl, że naukowcy są w stanie zaprogramować dokładne cechy zupełnie nowej odmiany roślin i ożywić ją.
„Na tym etapie nie jesteśmy„ Parkiem Jurajskim ”i jesteśmy od tego bardzo daleko” - mówi Van Deynze.
Teraz to jest fajne
Quinoa jest przykładem sierocej uprawy, która stała się powszechnie znana w Stanach Zjednoczonych i Europie. Rosnąca świadomość wartości odżywczych zbóż oraz inicjatywy, takie jak Organizacja Narodów Zjednoczonych ds. Wyżywienia i Rolnictwa, ogłaszająca rok 2013 Międzynarodowym Rokiem Komosy ryżowej, pomogły zwiększyć jego widoczność.
