Naukowcy przygotowują nowe narzędzie dla hodowców ryżu
Wspierani finansowo przez UE naukowcy opracowali narzędzie genetyczne pozwalające hodowcom ryżu blokować działanie genów odpowiedzialnych za występowanie niepożądanych cech. Odkrycie daje nadzieję na radykalne przyspieszenie transferu genów między odmianami roślin. Ryż (Oryza sativa) jest jedną z roślin uprawnych o największym znaczeniu na świecie - stanowi on podstawę diety niemal połowy ludności świata, a uprawia się go w 89 krajach na sześciu kontynentach. Obecnie, w przypadku zidentyfikowania rośliny mającej jakąś nową, pożądaną cechę, mijają lata, zanim hodowcom uda się dokonać transferu właściwego genu do innych odmian bez negatywnych skutków dla pozostałych genów, które niezbędne są roślinie do egzystencji w lokalnym środowisku. Tymczasem naukowcy z niemieckiego Instytutu Biologii Rozwojowej im. Maxa Plancka oraz z Międzynarodowego Instytutu Badań Ryżu (International Rice Research Institute) na Filipinach opracowali narzędzie, dzięki któremu w przyszłości proces transferu genów między odmianami będzie liczony nie w latach, lecz w tygodniach. Wyniki ich badań opublikowano w czasopiśmie PLoS ONE. Technika polega na wykorzystaniu miRNA - mikroskopijnych cząsteczek RNA - do wyłączania niektórych genów. Choć może kłóci się to z intuicją, w rzeczywistości wiele pożądanych cech ryżu jest efektem nieaktywności pewnych genów. Na przykład "zieloną rewolucję" w uprawie ryżu zawdzięcza się dezaktywacji genu, który powodował, że kłosy ryżu były bardzo wysokie (a przez to podatne na łamanie się pod ciężarem ziaren). Cząsteczki miRNA występują w sposób naturalny u roślin i zwierząt, u których odgrywają ważną rolę regulując aktywność genów. Poprzez ingerencję w proces aktywności miRNA skutecznie blokuje działanie określonych genów. W najnowszym badaniu naukowcy korzystali ze sztucznych cząsteczek miRNA (amiRNA) w celu uzyskania dostępu do mechanizmu wyciszania genów i wyłączenia konkretnych genów. Dzięki tej metodzie udało się im wyłączyć gen Eui1 w dwóch odmianach ryżu. Jeżeli Eui1 jest nieaktywny, nie dochodzi do samozapylenia, lecz kwiaty ryżu zapylane są pyłkiem pochodzącym z innych roślin. Zapylenie krzyżowe ma duże znaczenie dla hodowców, ponieważ pozwala im uzyskać nasiona hybrydowe. Po raz pierwszy mutacja Eui1 pojawiła się w odmianie ryżu japonica, a po latach doświadczeń naukowcom prowadzącym badania nad ryżem udało się wprowadzić ją do odmian indica. W opisywanym badaniu naukowcy wykorzystali sztuczne miRNA do wyłączenia genu Eui1 w dwóch różnych odmianach ryżu. Jedną z nich była indica IR64, najczęściej uprawiana w regionie południowo-wschodniej Azji. W ciągu kilku tygodni udało im się wyciszyć gen Eui1 w pozostałych odmianach. "Oprócz umożliwienia szybkiego transferu zredukowanej funkcji genu do innych odmian, a nawet gatunków, sztuczne mikroRNA przyspieszają identyfikację ważnych genów oraz odkrywanie nowych funkcji genów" - powiedział Norman Warthmann z Instytutu Biologii Rozwojowej im. Maxa Plancka. Jednak w dalszym ciągu funkcja większości genów ryżu jest okryta tajemnicą. "Obecność miRNA stwierdzono we wszystkich dotychczas zbadanych roślinach"- dodał Detlef Weigel, również z Instytutu Maxa Plancka. "Powinno zatem być możliwe zaadaptowanie tej techniki do innych roślin uprawnych, co otworzyłoby nowe drogi dla poprawy wartości odżywczej i właściwości hodowlanych roślin". UE udzieliła wsparcia finansowego dla prac poprzez projekt SIROCCO (Silencing RNAs: organisers and coordinators of complexity in eukaryotic organisms), który finansowany jest w ramach obszaru tematycznego Szóstego programu ramowego (6PR) "Nauki o życiu, genomika i biotechnologia dla zdrowia".
Kraje
Niemcy, Filipiny