Μετά από μια απροσδόκητη βροχόπτωση, πριν από την περίοδο της συγκομιδής, ένας αγρότης μπορεί να βρεθεί αντιμέτωπος με το απρόβλεπτο πρόβλημα της πρόωρης βλάστησης του κριθαριού. Το “πρόωρο” κριθάρι δίνει σημαντικά χαμηλότερες τιμές και αποτελεί οικονομική επιβάρυνση για τους αγρότες και τις εταιρείες που βρίσκονται στο έλεος της φύσης για να επιβιώσουν στη γεωργική βιομηχανία. Και η επιδείνωση της κλιματικής αλλαγής φέρνει και νέα επιδείνωση στο πρόβλημα.
Το πρόβλημα της βλάστησης πριν από τη συγκομιδή, λοιπόν, αποτελεί πονοκέφαλο για γεωπόνους και αγρότες. Η βλάστηση πριν τη συγκομιδή μπορεί να αποφευχθεί με παρατεταμένο λήθαργο των σιτηρών μέσω γενετικών χειρισμών. Ωστόσο, ένας τέτοιος λήθαργος μπορεί να επηρεάσει την παραγωγή βύνης και επίσης να προκαλέσει ανομοιόμορφη βλάστηση κατά τη σπορά. Επομένως, η εξισορρόπηση αυτών των θεμάτων είναι απαραίτητη για την παραγωγή κριθαριού υψηλής ποιότητας.
Τώρα, μια ομάδα επιστημόνων, με επικεφαλής τον αναπληρωτή καθηγητή Δρ. Hiroshi Hisano από το Πανεπιστήμιο της Okayama της Ιαπωνίας, προσφέρει μια λύση σε αυτό το πανάρχαιο πρόβλημα. Για να επιτύχουν το «τέλειο» κριθάρι, στράφηκαν στην πιο πρόσφατη τεχνολογία χειρισμού γονιδίων—την επεξεργασία γονιδίων που βασίζεται στο CRISPR/Cas9. Μιλώντας για το κίνητρό τους να ακολουθήσουν την τέχνη της τελειοποίησης του κριθαριού, ο Δρ Hisano λέει, «Αναγνωρίσαμε την ανάγκη να χειριστούμε στρατηγικά τις καλλιέργειες για να αντιμετωπίσουμε τις επιπτώσεις της σταθερής επιδείνωσης της κλιματικής αλλαγής. Δεδομένου ότι η συνεργατική ερευνητική μας ομάδα είχε ήδη αναπτύξει τεχνογνωσία στην επεξεργασία γονιδιώματος ακριβείας του κριθαριού, αποφασίσαμε να ακολουθήσουμε το ίδιο αρχικά. Επίσης, προηγούμενες μελέτες έχουν εντοπίσει συγκεκριμένα γονίδια λήθαργου κόκκων και σπόρων στο κριθάρι, που ονομάζονται Qsd1 και Qsd2. Ως εκ τούτου, ο τρόπος λειτουργίας μας ήταν αρκετά σαφής.
Για να επιτύχουν το τέλειο κριθάρι ο Δρ. Hisano και η ομάδα του χειρίστηκαν γενετικά δείγματα κριθαριού «Golden Promise» χρησιμοποιώντας στοχευμένη μεταλλαξιογένεση CRISPR/Cas9, είτε μεμονωμένα μεταλλαγμένα (qsd1, ή qsd2) είτε διπλά μεταλλαγμένα (qsd1 και qsd2). Στη συνέχεια, προχώρησαν σε δοκιμές βλάστησης σε όλα τα μεταλλαγμένα και μη μεταλλαγμένα δείγματα.
Στη συνέχεια, τα αποτελέσματα που έλαβαν για τα μεταλλαγμένα, σε σύγκριση με τα μη μεταλλαγμένα, ήταν εξαιρετικά ενδιαφέροντα. Όλα τα μεταλλαγμένα εμφάνισαν καθυστερημένη βλάστηση, αλλά υπήρχαν ιδιότητες ειδικές για μετάλλαξη ή υπό όρους. Η βλάστηση των μεταλλαγμάτων προωθήθηκε με επεξεργασία υπεροξειδίου του υδρογόνου 3%. Η έκθεση όλων των μεταλλαγμένων σε χαμηλές θερμοκρασίες προώθησε σε μεγάλο βαθμό τη βλάστηση, υποδεικνύοντας ότι οι κόκκοι των μεταλλαγμένων δεν ήταν νεκροί αλλά ήταν αδρανείς περισσότερο. Η μετάλλαξη qsd1 σε μεμονωμένα μεταλλάγματα μείωσε εν μέρει τον λήθαργο μακριού κόκκου, λόγω του qsd2 και τα μεταλλαγμένα qsd2 θα μπορούσαν να βλαστήσουν στο σκοτάδι, αλλά όχι στο φως. Επίσης, όλα τα μεταλλαγμένα έδειξαν συσσώρευση αψισικού οξέος, σύμφωνα με τις συνθήκες που παρατηρήθηκαν με καθυστερημένη βλάστηση. Σημειωτέον, αυτή η συσσώρευση αψισικού οξέος από μόνη της δεν μπορεί να διατηρήσει μακροχρόνιο λήθαργο των κόκκων.
Οι ερευνητές είναι ενθουσιασμένοι για το αποτέλεσμα αυτής της προσπάθειας στη βιοτεχνολογία των φυτών. Ο Δρ. Hisano είπε: «Μπορούσαμε να παράγουμε με επιτυχία μεταλλαγμένο κριθάρι που ήταν ανθεκτικό στη βλάστηση πριν από τη συγκομιδή, χρησιμοποιώντας την τεχνολογία CRISPR/Cas9. Επίσης, η μελέτη μας όχι μόνο διευκρίνισε τους ρόλους των qsd1 και qsd2 στη βλάστηση ή τον λήθαργο των κόκκων, αλλά έχει επίσης αποδείξει ότι το qsd2 παίζει πιο σημαντικό ρόλο».
Συνολικά, αυτή η μελέτη χρησιμεύει ως ορόσημο για την παρούσα και τη μελλοντική έρευνα βελτίωσης των καλλιεργειών, χρησιμοποιώντας αποτελεσματική γονιδιακή χειραγώγηση όπως αυτή που προσφέρει το CRISPR/Cas9. Οι ερευνητές ελπίζουν ότι μπορεί να είναι σε θέση να λύσουν τα τρόφιμα και τα περιβαλλοντικά προβλήματα που αντιμετωπίζουν σήμερα οι άνθρωποι σε όλο τον κόσμο, χρησιμοποιώντας τις βελτιωμένες τεχνικές βιοτεχνολογίας τους.
Σχετικά με το Πανεπιστήμιο Okayama, Ιαπωνία
Ως ένα από τα κορυφαία πανεπιστήμια στην Ιαπωνία, το Πανεπιστήμιο Okayama στοχεύει στη δημιουργία και τη δημιουργία ενός νέου παραδείγματος για τη βιώσιμη ανάπτυξη του κόσμου. Το Πανεπιστήμιο Okayama προσφέρει ένα ευρύ φάσμα ακαδημαϊκών πεδίων, τα οποία αποτελούν τη βάση των ολοκληρωμένων μεταπτυχιακών σχολών. Αυτό όχι μόνο μας επιτρέπει να διεξάγουμε την πιο προηγμένη και ενημερωμένη έρευνα, αλλά παρέχει επίσης μια εμπλουτισμένη εκπαιδευτική εμπειρία.
Ακολουθήστε το Cibum 
