Zbog stalnog rasta svjetske populacije, znanstvenici žele doraditi gene krumpira i pšenice kako bi se uspješnije borili protiv biljnih bolesti koje na tim kulturama uzrokuju enormne štete.
Do 2040. godine na svijetu će biti 9 milijardi ljudi. Prof. Sophien Kamoun, biolog sa Sveučilišta UEA u Norwichu, jedan je od sve većeg broja znanstvenika koji pokušavaju otkriti kako nahraniti svijet. Kao stručnjak za biljne patogene poput Phytophthore infestans, gljivičnog mikroorganizma koji uzrokuje plamenjaču na krumpiru, želi usjeve učiniti otpornijima na bolesti.
Otpornost na plamenjaču
Plamenjača je bolest koja je izazvala je Veliku glad u Irskoj u 19. stoljeću, uzrokujući smrt milijun ljudi kao i ogromne migracije iz zemlje. Europski poljoprivrednici gljivicu drže pod kontrolom pomoću pesticida. Plamenjača krumpira i dalje predstavlja problem. U Europi se upotrebljava 12 kemijskih tretiranja po sezoni za suzbijanje patogena koji uzrokuje plamenjaču, ali takvu praksu ne mogu si priuštiti neki drugi dijelovi svijeta. U prirodi, svaki put kad biljka postane malo uspješnija u borbi protiv infekcije, patogeni se prilagođavaju kako bi izbjegli njihove sustave obrane. Sada se biolozi uključuju u tu borbu. To je zapravo utrka naoružanja između biljaka i patogena i namjera je znanstvene zajednice pretvoriti je u utrku naoružanja između biotehnologa i patogena stvaranjem novih sustava obrane u laboratorijima. Prije pet godina, prof. Kamoun započeo je s u projektom nazvanim NGRB, financiranim od strane Europskog istraživačkog vijeća EU.
Plan je pronaći način da se poveća otpornost krumpira na infekciju pomoću naprednih tehnika uzgoja biljaka. U ranijim fazama projekta znanstvenici u drugom laboratoriju otkrili su revolucionarnu genetsku tehniku za obradu gena poznatu kao CRISPR-Cas koja im omogućuje brisanje ili dodavanje gena po volji. Uz potencijal medicinske primjene kod ljudi, ovaj moćan alat otključava nove pristupe za usavršavanje biljaka.
Ako na genom gledamo kao na tekst, CRISPR je program za obradu teksta koji nam dopušta promjenu samo slova ili dva, pojasnio je prof. Kamoun. Preciznost kojom se to radi čini CRISPR vrhunskim alatom za genetsko uređivanje. Jedan od najjednostavnijih načina korištenja CRISPR-a za poboljšanje biljaka jest uklanjanje gena koji ih čini ranjivim na infekciju. Samo to već može učiniti krumpir otpornijim i pomoći u zadovoljavanju sve većih potreba za hranom u svijetu. Rezultirajući usjev izgleda i jednakog je okusa kao i bilo koji drugi krumpir. Prof. Kamoun smatra da krumpir kojem nedostaje gen ili dva ne treba gledati na isti način kao i genetički modificiranu hranu koja ponekad sadrži gene koji su uvedeni iz druge vrste. To je vrlo važna tehnička razlika. Krumpiri nisu jedini prehrambeni proizvodi koje CRISPR može poboljšati. Gledajući unaprijed, CRISPR će se koristiti za poboljšanje kvalitete i prehrambene vrijednosti pšenice, riže, krumpira i povrća. Može se čak i koristiti za uklanjanje gena koji uzrokuju alergijske reakcije kod ljudi s netolerancijom na rajčicu ili pšenicu.
Neiskorišten potencijal
Dok bi ciljanje bolesti na ovaj način moglo biti prekretnica za globalnu sigurnost hrane u godinama koje dolaze, stručnjaci vjeruju da će ostali pristupi u uzgoju biljaka i dalje imati svoju ulogu. Razumijevanje mejoze – tipa stanične podjele koji može preustrojiti gene kako bi unaprijedilo biljke – može pomoći poljoprivrednicima i poljoprivrednom sektoru u selekciji izdržljivijih usjeva. Projekt COMREC osposobljava mlade znanstvenike da razumiju i manipuliraju procesom mejoze u biljkama. Projekt primjenjuje bogatstvo znanja koje su generirali lideri na tom području kako bi riješili sve veći problem koji predstavlja prehranjivanje svjetske populacije. COMREC je počeo primjenjivati rezultate temeljnih istraživanja u ključne usjeve poput žitarica, kupusnjača i rajčice. Bliske veze s tvrtkama koje se bave uzgojem biljaka pružile su važan uvid u specifične izazove s kojima se suočavaju uzgajivači.
U ovom pristupu uzgoja biljaka mogao bi postojati neiskorišten potencijal: većina gena koji su prirodno promijenjeni tijekom mejoze u žitaricama, nalaze se na krajnjim krajevima kromosoma – geni u sredini kromosoma rijetko se premještaju, ograničavajući opseg novih varijeteta usjeva. Sad je identificiran veći broj gena koji bi mogli ovo premještanje učiniti relativno češćim.
CRISPR-Cas omogućuje način modificiranja odgovarajućih gena u kulturama, pomažući da se ta temeljna istraživanja i primjene na ciljane usjeve.
