اولین استفاده از کریسپر برای افزایش فتوسنتز
به گزارش راستابلاگ، محققان برای نخستین بار با استفاده از فناوری ویرایش ژن کریسپر(CRISPR) موفق به افزایش بیان ژن در برنج با تغییر دی ان ای تنظیم کننده آن شدند.
به گزارش راستابلاگ به نقل از ایسنا، گروهی از پژوهشگران برای نخستین بار توانایی ویرایش ژن مبتنی بر کریسپر را برای تغییر فتوسنتز به معرض نمایش گذاشته اند.
به نقل از آی ای، محققان مؤسسه ژنومیک نوآورانه دانشگاه الیفرنیا برکلی(UCB) با تغییر دی ان ای تنظیم کننده بالادستی یک محصول غذایی بیان ژن آن محصول را افزایش داده اند.
این تلاش نشان دهنده انحراف از مطالعات قبلی با استفاده از روشهای فنی ویرایش ژن کریسپر کس۹(CRISPR/Cas۹) برای حذف ژن ها یا کاهش بیان آنهاست.
به قول محققان، این تحقیق نخستین تلاش بی طرفانه برای افزایش بیان ژن و افزایش فعالیت فتوسنتزی است.
لابراتوار نیوگی(Niyogi) در دانشگاه کالیفرنیا برکلی این پژوهش را بعنوان بخشی از تحقق افزایش کارایی فتوسنتزی(RIPE)، یک ابتکار جهانی به رهبری دانشگاه ایلینوی دنبال کرد که در کوشش برای افزایش تولید غذا با افزایش فتوسنتز محصولات کشاورزی است.
تلاش برای اصلاح طبیعی ژن
کریسپر کَس۹ ابزاری است که متخصصان ژنتیک و پزشکان را قادر می سازد تا مواد ژنتیکی را به صورت دقیق ویرایش کنند. این فناوری از راه مداخلات هدفمند، امکان حذف، افزودن یا تغییر بخش های خاص در توالی دی ان ای را فراهم می آورد و زمینه دستکاری ژنتیکی را متحول می کند.
دکتر دورو پاتل توپر نویسنده ارشد این مطالعه می گوید: تحقیقات گذشته نشان داده است که این ابزار می تواند برای کاهش بیان ژن های دخیل در مبادلات مهم مانند مواردی که مابین معماری گیاه و اندازه میوه نقش دارند، استفاده گردد.
برخلاف روشهای فنی زیست شناسی مصنوعی که از ژن های دیگر اشکال زنده برای افزایش فتوسنتز استفاده می نمایند، همه گیاهان به صورت طبیعی دارای ژن هایی هستند که مسئول حفاظت از نور هستند.
با عنایت به تحقیقات قبلی در سال ۲۰۱۸ در مورد این که چگونه بیان بیش از اندازه یکی از این ژنها به نام PsbS در گیاهان سبب افزایش کارایی مصرف آب در یک محصول شد، لابراتوار نیوگی به سرپرستی کریس نیوگی محقق ارشد این لابراتوار به دنبال یافتن راهی برای اصلاح بیان ژن یک گیاه بومی بدون وارد کردن دی ان ای خارجی شد.
سازمان جهانی غذا و کشاورزی می گوید برنج بیشتر از ۲۰ درصد کالری جهانی را تأمین می کند. به قول محققان، یک کپی از سه ژن کلیدی حفاظت از نور، آنرا برای این مطالعه ویرایش ژن ایده آل کرده است.
استراتژی این آزمایشگاه، اصلاح دی ان ای ژن بالادستی هدف بود که میزان و زمان بیان ژن را با استفاده از کریسپر کس۹ تنظیم می کند. پژوهشگران در نظر داشتند تا تحلیل و بررسی کنند که این تغییرات چقدر بر فعالیتهای پایین دستی تاثیر می گذارد.
تقویت بیان ژن
تغییرات دی ان ای که بیان ژن را تقویت کرد، از انتظارات محققان فراتر رفت و از آن چه معمولا در مطالعات مشابه مشاهده می شود هم فراتر رفت.
پاتل می گوید: ما کمی شگفت زده شدیم، اما فکر می کنم نشان داده است که گیاهان و محصولات چقدر انعطاف پذیری دارند. آنها به این تغییرات بزرگ در دی ان ای خود از میلیونها سال تکامل و هزاران سال اهلی شدن عادت کرده اند.
دانشمندان در طول این تحقیق کشف کردند که معکوس کردن دی ان ای تنظیم کننده منجر به افزایش بیان ژن PsbS می شود. بعد از بزرگترین وارونگی، این تیم توالی یابی آران ای را برای تحلیل و بررسی تغییرات فعالیت ژن در سطح ژنوم انجام داد. آنها حداقل بیان ژن تفاضلی را مشاهده نمودند که نشان داده است روش آنها فرآیندهای حیاتی را بدون تداخل حفظ می نماید.
باآنکه این تیم نشان داد که این رویکرد قابل اجراست، اما هنوز خیلی رایج نیست و تقریبا یک درصد از گیاهان ساخته شده فنوتیپ مورد نظر را نشان دادند.
ما در اینجا یک اثبات مفهوم را نشان دادیم که می توانیم از کریسپر کس۹ برای تولید انواع ژن های کلیدی محصولات کشاورزی استفاده نماییم و همان جهش هایی را داشته باشیم که در روش های سنتی اصلاح نباتات انجام می دهیم، اما آنرا بر روی یک خصوصیت بسیار متمرکز که می خواهیم آنرا مهندسی نماییم و در یک مقیاس زمانی بسیار سریع تر عملی نماییم.
پژوهشگران تاکید می کنند که استفاده از چارچوب موجود به جای گیاهان تراریخته، چالش های بیشتری را به همراه دارد، اما پتانسیل مقابله با موانع نظارتی را هم دارد و به صورت بالقوه دسترسی به چنین ابزارهایی را برای کشاورزان تسریع می کند.
جزئیات این مطالعه در مجله Science Advances انتشار یافته است.
منبع: rastablog.ir
این مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب