"La metodo de genarredaktado ne devus esti kontraŭa al tradiciaj elektmetodoj. "Ĉi tio estas pli ĝuste nova ilo," emfazas la estro de la laboratorio pri plantostresorezisto. Tutrusa Esplorinstituto de Agrikultura Bioteknologio (VNIISB) Vasilij Taranov. – Iam kirurgoj faris operaciojn per tranĉilo, tiam ili aperis skalpeloj, poste laseroj. Tute malsamaj opcioj iĝis haveblaj al kirurgio. Do genetika inĝenierado ofertas ilon, per kiu oni povas preni kaj plibonigi ion, sed ĝi ne nuligas aŭ anstataŭigas ĉion, kio antaŭe estis uzata."
La Tut-Rusa Esplorinstituto de Agrikultura Bioteknologio (VNIISB) funkciigas laboratorion por plantstresorezisto, kies laboro estas farita en du ĉefaj direktoj: la serĉo de genoj kiuj determinas plantreziston al abiota kaj biota streso, kaj redaktado de la genomo. de kultivitaj plantoj por pliigi ilian stresreziston. La esplora areo de la sciencistoj inkluzivas terpomojn kaj surterajn legomojn.
Ni parolas kun la estro de la laboratorio Vasilij Taranov kaj altranga esploristo Marina Lebedeva pri kiaj estas la trajtoj kaj avantaĝoj de la plej novaj teknologioj, kiajn rezultojn ili povas atingi kaj kiajn problemojn de rusaj agrikulturaj produktantoj ili estas uzataj de laboratoriosciencistoj por solvi.
– Hodiaŭ oni multe parolas pri la neceso akceli la elektan procezon. Estas kredite ke la metodo de genarredaktado permesas tion fari. Ĉi tio estas vera?
V.T.: Pli ĝuste estus diri, ke bioteknologiaj metodoj helpas ne tiom akceli elekton, kiom pligrandigi la kapablojn de sciencistoj. La procezo labori pri vario ankoraŭ restas sufiĉe longa, ĉar ni parolas pri plantoj, kiuj havas certan vivociklon.
Sed iĝas eble por specialistoj akiri rezultojn, kiuj estus ege malfacile (se ne neeblaj) atingi uzante tradiciajn bredajn metodojn.
Helpe de genoma redaktado, ni povas celkonscie enkonduki mutacion kiu rekte influas specifan karakterizaĵon de vario, konservante la reston de la komplekso de ekonomie valoraj trajtoj senŝanĝa.
M.L.: Imagu, ke ni volas enkonduki rezistan genon de sovaĝa terpomo en nian kultivitan varion per tradiciaj bredmetodoj. Por fari tion, la bredisto faras serion de krucoj de la "sovaĝa" kun certaj kulturaj linioj. La problemo estas, ke kune kun la rezista geno, ĉiuj aliaj "sovaĝaj" genoj estas translokigitaj al la vario, kio plej ofte estas ekstreme nedezirinda. Genetika inĝenierado permesas preni/ŝanĝi nur unu deziratan genon.
– Estas vidpunkto, ke malgraŭ tio, ke la metodo de genoma redaktado estas konata de ĉirkaŭ 10 jaroj, ĝi ankoraŭ ne produktis rimarkindajn komercajn rezultojn.
V.T.: Ĉi tio ne estas tute vera. La ĉefaj reproduktaj kompanioj de la mondo uzas genarredaktadon kaj ne kaŝas ĝin. Sed ni ne scias, kion precize ili faras kaj kiajn rezultojn ili ricevas.
Atingoj ne estas reklamitaj ĉar estas pli multekoste alporti surmerkatigi planton kiu estis prilaborita uzante genetikan metodojn ol unu kiu estis akirita tradicie. Kaj foje ĉi tio estas simple neeble fari.
Samtempe, estas tre malfacile pruvi, ke genarredaktado estis uzata por krei apartan varion uzante ekzistantajn metodojn.
Dum la testo, specialistoj serĉos signan sekvencon en la genaro de la organismo; se ĝi ĉeestas, la planto estos rekonita kiel genetike modifita. Sed kun genoma redaktado, nenio estas enkondukita en la genaron, do nenio troveblas.
Ŝanĝoj ofte influas ne nur unu genon, sed specifan lokon en la geno, laŭvorte unu nukleotido, unu litero. Kaj la ceteraj miliardoj da leteroj restas kiel ili estis. Por determini, ke planto estis redaktita, vi devas efektive legi ĝian tutan genaron, kun kovrado dekoble pli alta ol la normo por forigi eraron. Neniu faros tian grandan kaj multekostan analizon, kaj la bredisto ĉiam povas diri, ke li akiris la planton per mutagenezo aŭ tradicia elekto.
– M.L.: Genaro-redaktado ĝenerale, kaj precipe la sperto uzi ĉi tiujn teknologiojn sur plantoj, estas sufiĉe lastatempa rakonto.
Ne laste ĉar por ŝanĝi funkcion vi devas scii kio precize kaj kiel redakti ĝin. Plantaj trajtoj estas determinitaj per genoj, plej ofte aro de genoj, el kiuj taŭgaj celoj por redaktado devas esti elektitaj. Sed klarigi la funkciojn kaj reguligon de specifaj genoj kiuj kontribuas al trajtoj de intereso postulas kompleksajn kaj ofte longajn studojn. Kompare kun bestoj kaj homoj, ni povas diri, ke ni ne tre bone konas multajn el la molekulaj mekanismoj de plantaj trajtoj (ekzemple rezisto, produktiveco, ktp.). Samtempe, plantgenaroj estas pli grandaj kaj pli kompleksaj, kio tute ne simpligas la taskon. Tamen, multe estas jam konata per baza esploro en plantbiologio, kaj ju pli ni komprenas tion, des pli kreskas niaj eblecoj por modifado.
Krome, ni parolas pri metodo, kiu ebligas korekti iujn trajtojn, sed ne enkonduki novajn variaĵojn al la merkato, laboro pri kiu, malgraŭ iom da akcelo, ankoraŭ daŭras jarojn.
– Ĉu bioteknologoj faras genredaktadon? Kiel ili determinas la realan direkton de la laboro (la celo por redaktado)?
V.T.: La bioteknologo devas labori kune kun sukcesa bredisto de la elektita rikolto kaj, ideale, impliki aliajn fakajn produktantojn. La bredisto, kune kun la farmistoj, fiksas la taskon, la bredisto helpas elekti taŭgajn gentipojn. Ni, siavice, konsultas kun biokemiistoj kaj genetikistoj, ni pensas, kion ni povas proponi sur ĉi tiu bazo (la necesaj trajtoj ne ĉiam estas sufiĉe studitaj el biologia vidpunkto). Ni rigardas tion, kion ni povas efektive fari, plenumi nian etapon de laboro, redoni la rezultan linion al la bredisto, kaj la bredisto alportas la rezulton al la vario.
- Ĉu genarredaktado estas multekosta teknologio?
V.T.: La kosto de akiro de planto dependas de la rikolto kaj ĉu la rezulta planto estas redaktita aŭ transgena.
Se ni parolas pri ekipaĵo, tiam por kompanio, kiu jam okupiĝas pri senvirusa materialo kaj mikroklorado, la aĉeto de ekipaĵo kaj reakciiloj por genoma redaktado kostos relative malgrandan kvanton. La obstaklo por komenci tian laboron eble ne estas la superforta kvanto de investo, sed la manko de kvalifikita dungitaro. Estas tre malmultaj homoj, kiuj povas preni kaj plenumi tian specialan taskon.
Kaj revenante al kostoj: teknologia progreso en ĉi tiu areo estas tre rapida. La metodoj de redaktado de genaro, ekzemple, en 2012, kiam estis malkovrita CRISPR/Cas9 (teknologio por redakti la genarojn de pli altaj organismoj, bazita sur la imunsistemo de bakterioj), kaj tio, kion ni havas nun, estas tre malsamaj. Funkcia efikeco pliiĝas jaron post jaro, kaj kostoj malpliiĝas.
M.L.: Tio povas esti komparita kun la homa genaro-sekvenca projekto. La unua homa genaro estis sekvencita de internacia konsorcio dum 10 jaroj kontraŭ 2.7 miliardoj da dolaroj simple ĉar tiaj teknologioj estis haveblaj en la 90-aj jaroj. Nuntempe, sekvencado de kompleta homa genaro kostas malpli ol $1000 kaj daŭras kelkajn tagojn.
– Ni plu parolu pri via laboratorio, ĉu ĝi temas pri fundamenta scienco aŭ aplikata esplorado?
V.T.: Ni provas fari ambaŭ. Komence oni donis prioritaton al fundamentaj aferoj, sed nun ni provas apliki niajn evoluojn al praktiko.
Nuntempe, ekzemple, ni studas la mekanismojn de terpoma rezisto al viruso Y. Ĉi tio estas multe da fundamenta laboro, sed se sukcesos, la rezulto estos tre interesa por la elekto de rezistemaj varioj.
M.L.: Fundamenta kaj aplikata scienco estas proksime interligitaj; unu ne povas ekzisti sen la alia. Se ni ne scias kiel la viruso interagas kun la planto, kun kiuj specifaj proteinoj, ni ne povos ŝanĝi ilin por igi la planton rezistema.
Ni esploras pri viruso Y ekde 2018 kaj nun alproksimiĝas al la fakto, ke en la venontaj du jaroj ni akiros formulon por rezisto, kaj estonte la necesan praktikan rezulton: la terpomplanto ne sintezos virusajn proteinojn, ĝi estos imuna al la viruso.
– Ĉu vi kunlaboras kun rusaj bredentreprenoj/bredistoj?
V.T.: Pri terpomoj, ni laboras kun juna bredisto Maria Polyakova, aktive komunikas kun spertuloj de la Terpoma Unio, kaj konservas kontaktojn kun la Terpoma Federacia Esplorcentro nomita laŭ la nomo. A.G. Lorja. Pri brasiko, ni interagas kun bredistoj kaj semkultivistoj de la Rusa Ŝtata Agrara Universitato-Moskva Agrikultura Akademio nomita laŭ la nomo. K.A. Timiryazev de Grigorij kaj Sokrato Monaĥo. Kaj en tio, kion ni faras en ĉi tiu areo, ni estas tute gviditaj de ili.
– Kaj denove pri virusoj. Marina Valerievna, via gamo de sciencaj interesoj inkluzivas ne nur la viruson Y. En 2023, vi ricevis subvencion de la Rusa Scienca Fondaĵo por fari esploradon pri la projekto "Studado de viromoj de kultivitaj terpomoj (Solanum tuberosum L.) per alt-produktaj sekvencaj metodoj." Kial ĉi tiu temo estas interesa?
M.L.: Terpomoj, en pli granda mezuro ol multaj aliaj plantoj, suferas virusajn malsanojn, ĉar ili estas disvastigitaj vegetative. Virusoj amasiĝas en tuberoj kaj estas transdonitaj al venontaj generacioj, do la virusa ŝarĝo konstante kreskas. Kiam oni diras, ke terpomoj degeneras, ĝuste pri tio ni parolas.
Virusoj ne estas inertaj sistemoj; ili aktive interagas kun kaj la gastiga planto kaj unu la alian. Estas kazoj kie planto kiu jam estas malsana kun unu specifa viruso ne povas infektiĝi kun alia. Kaj ekzistas virusoj kiuj ne povas infekti planton sole; ili agas nur kunlabore kun aliaj virusoj. Ĵus, verko estis publikigita priskribanta formojn de virusoj kiuj helpas plantojn postvivi sekecon. Tia neatendita transiro de parazitado al mutualismo.
Ne ekzistas efikaj kemiaĵoj por batali virusajn malsanojn sur terpomoj. Por plibonigi ĝian sanon, sufiĉe kompleksaj kaj, plej grave, multekostaj metodoj estis evoluigitaj: per in vitro-kulturo, akiri mikrotuberojn. Sed la rezulto daŭras nur kelkajn generaciojn. Por trovi aliajn solvojn, vi devas studi la karakterizaĵojn de virusoj pli detale, do la studo estas tre, tre grava.
– GOST 33996-2016 “Semterpomoj. Teknikaj kondiĉoj kaj metodoj por determini kvaliton" kvin virusoj estas listigitaj (PVK - X terpomviruso; SBK - S terpomviruso; MVK - M terpomviruso; YBK - Y terpomviruso; VSLK - folibukloviruso terpomo) kaj unu viroido (PSTV - terpomo spindle tuber viroid). Ĉu vi koncentriĝos al ili?
M.L.: Mia projekto celas uzi altproduktajn metodojn por studi tiujn viromojn (kolektojn de virusoj) kiuj ĉeestas sur terpomoj en Rusio. Ĉi tio estas interesa kaj el la vidpunkto de kiaj kompleksoj de malsamaj virusoj troviĝas sur unu planto, kaj el la vidpunkto de la tropezo de ĉi tiuj virusoj.
Entute, pli ol 50 virusoj trovitaj sur terpomoj estas konataj en la mondo. Tiuj listigitaj en GOST estas inter la plej danĝeraj, kaj krome ili havas klarajn eksterajn signojn. Tiel, mozaika nekrozo estas ofta manifestiĝo de virusa Y-infekto, kaj la ĉeesto de folia bukloviruso povas esti determinita per la karakteriza deformado de folioklingoj.
Sed estas multaj virusoj, kiuj ne manifestas sin fenotipe, kvankam ili ankaŭ povas efiki sur la rikolto. Ili malofte estas malkovritaj, sed nur ĉar ili ne estas serĉataj.
Kiel ekzemplon, mi povas citi la laboron de kolegoj de la Tut-Rusa Esplorinstituto pri Plantprotektado (VIZR). En 2019, ili publikigis artikolon pri la malkovro de terpoma viruso P en Rusio. Antaŭe oni kredis, ke ĝi estis distribuata ekskluzive en Sudameriko.
La demando estas, kion ni malkovros, se ni rigardas ne "sub la stratlanterno" kie ĝi estas lumo, sed kien ni ankoraŭ ne rigardis.
– Kie vi faros vian esploron?
M.L.: Laŭ la kondiĉoj de la subvencio, la projekto daŭros du jarojn. Pasintjare ni kunlaboris kun terpoma bieno en la regiono Tula, kolektis materialon, laboris kun diversaj varioj kaj reproduktaĵoj. Ĉi-jare ni iros al aliaj regionoj kaj vidos, kiaj virusoj troviĝas tie.
La rezultoj de la studo estos resumitaj en 2025, kaj ni certe rakontos pri ili al rusaj terpomkultivistoj.