Из более чем 300 000 существующих видов растений только три вида - рис, пшеница и кукуруза - составляют большую часть растительного материала, потребляемого людьми, отчасти потому, что в истории сельского хозяйства возникли мутации. что сделало эти культуры самыми легкими для сбора урожая. Но с технологией CRISPR нам не нужно ждать, пока природа поможет нам одомашнить растения, утверждают исследователи из Копенгагенского университета. В обзоре, опубликованном 2 марта в Trends in Plant Science, они описывают, как редактирование генов может сделать, например, дикорастущие бобовые, лебеду или амарант, которые уже являются устойчивыми и питательными, более пригодными для выращивания.
"Теоретически теперь вы можете взять те признаки, которые были отобраны за тысячи лет одомашнивания сельскохозяйственных культур, такие как пониженная горечь и те, которые облегчают сбор урожая, и вызвать эти мутации у растений, которые никогда не культивировались. ", - говорит старший автор Майкл Палмгрен, ботаник, который возглавляет междисциплинарный аналитический центр под названием "Растения для меняющегося мира" в Копенгагенском университете..
Подход уже оказался успешным в ускорении одомашнивания недооцененных культур с использованием менее точных методов редактирования генов. Например, исследователи использовали химический мутагенез, чтобы вызвать случайные мутации в плакучей рисовой траве, австралийском диком родственнике домашнего риса, чтобы повысить вероятность того, что она сохранит свои семена после созревания. А в диком кресс-салате, разновидности сорной травы, ученые заглушили гены с помощью РНК-интерференции, участвующие в синтезе жирных кислот, что привело к улучшению качества масла из семян.
«Все растения, которые мы едим сегодня, являются мутантами, но культуры, которые у нас есть сейчас, селекционировались на протяжении тысячелетий, и их мутации возникли случайно», - говорит Пальмгрен, профессор кафедры зоологии Копенгагенского университета. Науки о растениях и окружающей среде.«С помощью редактирования генов мы можем создавать «биологически вдохновленные организмы», поскольку мы не хотим улучшать природу, мы хотим извлечь выгоду из того, что природа уже создала».
Эта стратегия также имеет потенциал для решения проблем, связанных с использованием пестицидов и воздействием крупномасштабного сельского хозяйства на окружающую среду. Например, сток из-за избытка азота в удобрениях является распространенным загрязнителем; однако дикорастущие бобовые в результате симбиоза с бактериями могут превращать имеющийся в атмосфере азот в собственное удобрение. «Почему бы не попытаться одомашнить больше этих растений?» Пальмгрен говорит.
Ускорение одомашнивания может столкнуться с такими же этическими, экономическими и юридическими проблемами, которые возникают всякий раз, когда речь идет о редактировании генов сельскохозяйственных культур. Однако общественное мнение может несколько отличаться, потому что этот подход не предполагает взятие гена из другого организма, а скорее удаление существующих генов. Для фермеров и селекционеров добавление малоиспользуемых видов растений может быть не сразу привлекательным, потому что спрос на них меньше, и поэтому будет необходима работа по формированию аппетита потребителей к ним. Тем не менее, общественное благо от такого переключения может в конечном итоге стать аргументом в пользу продажи.
Группа Палмгрена, целью которой является оценка новых направлений в сельском хозяйстве, два года назад опубликовала соответствующую статью об использовании редактирования генов, чтобы сделать одомашненные растения более «дикими» и, следовательно, более устойчивыми для органических фермеров. Они надеются, что по мере того, как сельское хозяйство будет развиваться для удовлетворения растущего спроса, они смогут помочь подготовить общественность и политиков к внедрению редактирования генома в наши продукты питания.