استفاده از سیستم CRISPR/Cas9 برای افزایش عملکرد برنج

گروهی از محققان دانشگاه Purdue و آکادمی‏‌علوم چین از تکنولوژی ویرایش ژن CRISPR/Cas9 برای افزایش عملکرد برنج استفاده کردند. نتایج این پژوهش افزایش ۲۵-۳۱ درصدی تولید برنج بود که در پروژه های اصلاح سنتی، این عمل تقریبا غیرممکن است.

این تحقیق به رهبری پروفسور Zhu، استاد برجسته بخش علوم باغبانی، با اِعمال جهش در ۱۳ ژن مرتبط با هورمون آبسزیک اسید صورت گرفت. این هورمون در تنش‌های گیاهی نقش بسیار مهمی‏‌ دارد و باعث سرکوب رشد در گیاه می‏‌گردد. از بین واریته های به دست‌آمده، یکی از این گیاهان علیرغم تغییر جزیی در تحمل به تنش، در شرایط مزرعه‌ای با افزایش تولید ۲۵ درصدی و در شرایط آزمایشگاهی با افزایش محصول تا میزان ۳۱ درصد روبرو بود.

این تیم با استفاده از سیستم CRISPR/Cas9 موفق به خاموشی ژن‌های PYL که یکی از اجزای تنظیمی‏‌گیرنده آبسزیک اسید است شدند. این ژن‌ها علاوه بر افزایش تحمل به تنش های غیرزیستی، هم‌چون خشکی، شوری، و دیگر عوامل محیطی در گیاه، مانع رشد آن نیز می شوند.

از آنجایی که گیاهان در طی تکامل ویژگی‌های ژنتیکی بسیاری را توسعه داده‌اند، از این رو نمی‏‌توان تنها با خاموشی یک ژن تغییر چندانی در گیاه به وجود آورد. اما با ترکیبی از خاموشی ژن‌ها می‏‌توان ویژگی های مدنظر در گیاه را ایجاد نمود. دکتر Zhu در این باره می‏‌گوید: “شواهد فراوانی وجود دارد که بیان می کند هر چند هر کدام از ژن های PYL ممکن است یک عملکرد منفرد و اختصاصی داشته باشد، اما در عین حال می‏‌تواند در دیگر فرایندها نیز دارای عملکرد باشد. در نتیجه، زمانی که شما تنها یکی از این ژن‌ها را خاموش می‏‌کنید، دیگر ژن‌ها به عنوان یک جایگزین در این فرایند فعالیت می‏‌کنند، و به همین دلیل تغییر چندانی در گیاه دیده نمی‏‌شود.”

با استفاده از تکنولوژی CRISPR/Cas9 محققان و اصلاح‌گران می‏‌توانند به سرعت و با دقت بالا بخش‌هایی از DNA را برش داده و یا اصلاح کنند. با بهره‎گیری از این تکنولوژی، Zhu و همکاران توانستند چند ژن را در یک زمان تغییر دهند، که این امر در صورت استفاده از روش‌های اصلاح سنتی چند دهه طول می‏‌کشید.

دکتر Bressan یکی دیگر از اعضای این تیم در این باره می‏‌گوید که روش‌های سنتی برای اصلاح گیاهان بسیار زمان‌بر و در اکثر مواقع با دقت پایین هستند. امروزه بسیاری از گیاهان برای اهداف مختلف دست‌‎خوش تغییراتی شده اند که بدون بهره‌گیری از سیستم CRISPR/Cas9، این امر امکان‎‌پذیر نبود.

گیاهان دستکاری‌شده برنج در این آزمایشات مربوط به یک پروژه مشترک می‏‌باشند. گام بعدی در این پروژه، استفاده از سیستم CRISPR/Cas9 به منظور ویرایش برخی ژن‌ها در واریته های مهم و پرمحصول برنج است که بتوان فهمید که آیا این واریته‌ها هم چنین افزایش عملکردی از خود نشان می‏‌دهند یا نه. دکتر Zhu بر این باور است که اگر این مقدار عملکرد را در گیاهان برنجی که در حال حاضر به عنوان ارقام پرمحصول کشت می‏‌شوند ببینیم، می‏‌توان امیدوار بود که در آینده ای نه چندان دور، کمک بسیار مهمی ‏‌به تغذیه مردم جهان خواهیم کرد.

☑ لینک خبر
☑ عضویت در زیست‌فن کشاورزی
☑ عضویت در کانال زیست فن