มันช่วยปรับปรุงความต้านทานโรคและแมลงของข้าวพันธุ์ปัจจุบัน

โจว ฟาซง นักวิทยาศาสตร์ชั้นนำของ China National Seed Group กล่าว “เราได้ระบุยีนในช่วงห้าปีที่ผ่านมา และในที่สุดก็ได้พัฒนาสายพันธุ์ใหม่ในที่สุด”ข้าวพันธุ์ใหม่จะปลูกในมณฑลเฮยหลงจิ่งในเดือนเมษายนการแก้ไขจีโนมเป็นเทคนิคการปรับปรุงพันธุ์พืชแบบใหม่: โอกาสและความท้าทายโดย เมล็ดพันธุ์ยุโรป-6 กุมภาพันธ์ 25600625การแก้ไขจีโนมเป็นเทคนิคใหม่ที่มีแนวโน้มดีสำหรับ

การปรับปรุงพันธุ์พืช ด้วยนิวคลีเอส

ของนักออกแบบที่เรียกว่าเมกะนิวคลีเอส ซิงค์ฟิงเกอร์นิวคลีเอส และทาเลน การกลายพันธุ์สามารถกำหนดทิศทางไปยังยีนที่สนใจได้อย่างแม่นยำ CRISPR-Cas9 เป็นนวัตกรรมล่าสุด เนื่องจากสามารถ ‘ตั้งโปรแกรม’ ได้อย่างง่ายดายด้วย RNA นำทางที่แยกต่างหาก และปัจจุบันเป็นเครื่องมือแก้ไขจีโนมหลักที่ใช้นิวคลีเอสจะสร้างการแตกตัวของ DNA ที่ตำแหน่งที่ต้องการใน

จีโนมเท่านั้น ซึ่งต่อมาจะถูกซ่อมแซม

โดยกลไกการซ่อมแซม DNA ของเซลล์ โหมดการซ่อมแซมที่เซลล์ใช้จะเป็นตัวกำหนดผลลัพธ์ของการซ่อมแซม การซ่อมแซม DNA หลังการต่อปลายแบบ non-homologous (NHEJ) (ซึ่งเพียงแค่เชื่อมปลายของ DNA ที่แตกเข้าด้วยกัน) นั้นค่อนข้างมีข้อผิดพลาดได้ง่าย และอาจส่งผลให้เกิดข้อผิดพลาดเล็กน้อย (การลบหรือการแทรกเพียงเล็กน้อย) ที่ตำแหน่งของการแตกของ DNA ที่ซ่อมแซม 

การซ่อมแซมแบบโฮโมโลยีโดยตรง (HDR)

ใช้แม่แบบการซ่อมแซม (เช่น โครโมโซมที่คล้ายคลึงกัน หรือที่ให้มาระหว่างการทดลอง) เพื่อการซ่อมแซมที่แม่นยำและปราศจากข้อผิดพลาด ในพืช NHEJ เป็นกลไกการซ่อมแซมที่เด่นการกลายพันธุ์ของฟังก์ชันที่สูญเสียไปการลบที่เกิดจาก CRISPR-Cas ตามด้วยการซ่อมแซม NHEJ อาจทำให้เกิดการเปลี่ยนเฟรมการอ่าน สิ่งนี้มักจะนำไปสู่การหยุด codons ก่อนกำหนดในลำดับการเข้า

รหัสของยีน ทำให้สูญเสียการทำงานของยีน

สิ่งพิมพ์เกือบทั้งหมดเกี่ยวกับการแก้ไขจีโนมในพืชจนถึงปัจจุบันอธิบายถึงการเหนี่ยวนำและการคัดเลือกพืชที่มีการกลายพันธุ์ที่สูญเสียหน้าที่ดังกล่าว การศึกษาเหล่านี้ส่งผลให้มีพืชจำนวนมากที่มีลักษณะแปลกใหม่ ตัวอย่างเช่น การกลายพันธุ์ของยีนที่ไวต่อโรค (S-genes) ส่งผลให้เกิดการต้านทานโรคราแป้งในข้าวสาลีขนมปัง การต้านทานไวรัสโปตีในวงกว้างในแตงกวา ในขณะที่ข้าวถูก

สร้างให้ต้านทานต่อโรคใบไหม้จากแบคทีเรีย

บางชนิด การลบยีนที่เกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์แป้งทำให้ได้ข้าวโพดและมันฝรั่งพันธุ์ที่มีอะมิโลเพคตินสูง (“ข้าวเหนียว”) กรดโอเลอิกสูงจากเมล็ดพืชน้ำมัน ถั่วเหลือง และคาเมลิน่าถูกสร้างขึ้นโดยการทำให้ล้มลงในยีนที่เกี่ยวข้องกับขั้นตอนต่อไปในการสังเคราะห์กรดไขมันปรับปรุงการทำงานของยีน

ดังนั้น การปิดการทำงานของยีนอาจสร้างพันธุ์ที่ดีขึ้น แต่เป็นไปได้มากกว่านั้นโดยการปรับปรุง

การทำงานของยีนที่มีอยู่แล้ว การใช้ CRISPR-Cas 

และเทมเพลตการซ่อมแซมที่มีอัลลีลที่เหนือกว่าของยีนเป้าหมายอาจส่งผลให้พืชมีการทำงานของยีนที่ดีขึ้น เหตุผลที่สิ่งพิมพ์ไม่กี่รายงานเกี่ยวกับการเปลี่ยนอัลลีลคือความถี่ต่ำมากของ HDR (การซ่อมแซม DNA โดยใช้แม่แบบ) ในพืช เคล็ดลับต่างๆ เช่น การใส่เครื่องหมายการเลือกร่วม (เช่น ยีนต้านทานสารกำจัดวัชพืช) ร่วมกับอัลลีลใหม่ช่วยให้เกิดการเลือกในเชิงบวกสำหรับเหตุการณ์ HDR แต่

สิ่งนี้ทำให้ได้ผลิตภัณฑ์

สุดท้ายที่มียีนที่ไม่ต้องการเพิ่มเติม ไม่ต้องสงสัยเลยว่า การปรับปรุงวิธีต่างๆ ที่ใช้ในอนาคตจะช่วยให้สามารถทดแทนอัลลีลได้โดยไม่ทิ้ง ‘DNA แปลกปลอม’ ไว้เบื้องหลัง ในปี 2559 ดูปองท์ ไพโอเนียร์รายงานการใช้ CRISPR-Cas9 และการซ่อมแซมโดย HDR ในข้าวโพดเพื่อแทนที่บริเวณโปรโมเตอร์ของยีนความไวเอทิลีน ARGOS8 โดยโปรโมเตอร์จากยีน

Credit : เว็บบอล