Генетическое редактирование создает растения, неперевариваемые для вредителей

Насекомые, питающиеся крахмалом, находят обильную пищу в посевах или хранилищах кукурузы, гороха и бобов. Не случайно предки этих культурных растений выработали ингибиторные белки α-амилазы, которые делают крахмал в их семенах неперевариваемым для вредителей. Однако одомашнивание диких растений человеком для повышения урожайности и усвояемости могло снизить содержание этих ингибиторов.

Генетическое редактирование предлагает новые решения

В статье, опубликованной в Biotechnology Journal, международная группа исследователей обсуждает достижения последних двух десятилетий и подчеркивает потенциал генетического редактирования для создания растений, производящих эти ингибиторы в больших количествах для борьбы с насекомыми-вредителями. При этом необходимо следить, чтобы растения оставались усвояемыми для человека и других нецелевых организмов, например, скота.

Группу авторов возглавили исследователи из Бразильской корпорации сельскохозяйственных исследований (EMBRAPA) и Центра исследований геномики для изменения климата (GCCRC).

Проблемы традиционных трансгенных подходов

Однако использование классической трансгеники, которая подразумевает вставку генов других видов в геном растений-мишеней, отпугивает биотехнологические и пищевые компании от разработки и коммерциализации конечного продукта. Новые трансгенные организмы для потребления человеком могут столкнуться с низким рыночным принятием и высокими регуляторными издержками.

Клопы, жуки, долгоносики и точильщики — это насекомые, производящие амилазные ферменты. Эти ферменты превращают молекулы крахмала в листьях и семенах важных сельскохозяйственных культур в сахара. Эти вредители на взрослой или личиночной стадии могут атаковать семена в полях и во время хранения, нанося экономический ущерб и снижая качество пищи.

Расширение сферы применения ингибиторов α-амилазы

Ингибиторы α-амилазы также доказали свою эффективность против других насекомых. Например, хлопковый долгоносик (Anthonomus grandis) питается сахарами, производимыми и накапливаемыми в цветочных почках хлопчатника. Аналогично, кофейный жук-бурильщик (Hypothenemus hampei) — это насекомое, чьи личинки питаются семенами кофе.

Авторы указывают, что разработка сортов с повышенной выработкой ингибитора α-амилазы — при условии, что он не ингибирует амилазные ферменты у человека и нецелевых организмов — имеет большой потенциал при использовании методов генного редактирования.

Регуляторные аспекты и перспективы

Использование этих методов для увеличения экспрессии или модификации последовательности ДНК собственных генов растения может позволить создавать растения, которые не будут считаться трансгенными Национальной технической комиссией по биобезопасности (CTNBio).

CTNBio — это технико-научный орган, ответственный за разработку, обновление и реализацию Национальной политики биобезопасности в отношении генетически модифицированных организмов (ГМО). Следовательно, эти технологии с большей вероятностью будут приняты на рынке и представляют интерес для агробизнеса.

«Генное редактирование с использованием техники, известной как CRISPR [инструмент, позволяющий вносить точные и специфические генетические модификации в цепи ДНК или генерировать геномные перестройки], и его вариации дают нам возможность увеличить производство этих ингибиторов или сделать их более активными в растениях-мишенях для специфического действия против насекомых-вредителей, без вреда для человека и животных, потребляющих эти растения или семена. Следовательно, это может быть многообещающий путь в ближайшие годы», — заключает Маркос Фернандо Бассо.