Цивилизация
Картофель 2.0
Ученые геномного центра Всероссийского НИИ сельскохозяйственной биотехнологии (ВНИИСБ) приступили к созданию новых форм картофеля, в геном которого вносятся изменения при помощи редактора CRISPR/Cas9.
«Мы используем технологию редактирования генома картофеля и в данный момент работаем с двумя целевыми генами, — рассказал Василий Таранов, кандидат биологических наук, заведующий лабораторией во ВНИИСБ. — Это прежде всего ген LFY — фактор транскрипции, контролирующий переход растений к цветению.
Наша задача заключалась в том, чтобы заблокировать в картофеле цветение. Мы взяли исходный сорт, который активно цветет, инактивировали этот ген и убедились в том, что перехода к цветению действительно не происходит».
Здесь важны два момента, отмечают ученые.
Во-первых, получен наглядный фенотипический признак и после редактирования генома можно сразу четко наблюдать его проявление: цветет растение или не цветет.
Во-вторых, картофель — это сельхозрастение, которое в культуре размножается вегетативным путем, а не через семена, и, исходя из этого, ему в принципе цвести необязательно. Если блокировать его цветение, то энергетические ресурсы растения, которые прежде шли на это, могут пойти на образование клубней, и, возможно, за счет этого удастся достичь повышения урожайности. Однако это предположение нужно будет еще проверить.
Второй ген, с которым работают в рамках геномного центра ВНИИСБ (участника консорциума «Курчатовский геномный центр») в лаборатории Василия Таранова совместно с лабораторией Романа Комахина, — это ген EDR1 — так называемый негативный регулятор устойчивости.
«Выясняется, что в растениях есть гены, инактивация которых способствует повышению их устойчивости к различного рода заболеваниям, — отметил Василий Таранов. — Другое дело, что в большинстве случаев инактивация подобных генов приводит к тому, что растение оказывается карликовым, маленьким, чахлым.
Это связано с тем, что механизмы адаптации, защиты растений от патогенов в таких случаях постоянно находятся в активном состоянии, в результате чего огромное количество ресурсов тратится фактически на защиту от угрозы, которой в данный момент нет».
Однако есть ряд перспективных генов, инактивация которых, с одной стороны, не приводит к таким печальным фенотипическим последствиям, а с другой — устойчивость существенно повышается, говорят ученые. И один из таких перспективных генов — это EDR1.
«Мы проводим по нему редактирование, и сейчас это все находится на стадии анализа результатов», — говорит Таранов.
Что нужно производителям
До нового сорта, по словам Таранова, пока далеко. Мешают также законодательные ограничения.
«Производители, конечно, заинтересованы в получении подобных сортов, с бо́льшей устойчивостью и/или потенциально бо́льшей урожайностью. Но им сейчас не нужны редактированные или трансгенные растения. Их просто запрещено выращивать по нашему законодательству, — рассказал Михаил Дивашук, кандидат биологических наук, руководитель геномного центра ВНИИСБ. — Поэтому когда производители к нам обращаются, их интересуют молекулярные маркеры, геномная селекция или цифровое фенотипирование. Сорта, что будут получены с помощью этих методов, они смогут использовать и окупить затраты, в отличие от редактирования».
Прежде всего ученые пытаются добиться устойчивости к поражению грибковыми болезнями, той же фитофторой, уточнил Дивашук.
«На данный момент ген выбран, получены растения первого поколения, все отредактировалось так, как мы хотели, и теперь картофель у нас растет и проверяется, но там остаются определенные сложности, тонкости, — отметил он.
— Первые поколения растений должны вырасти, а уже на следующей стадии мы будем проверять их на устойчивость. Пока они у нас растут, мы цифровым фенотипированием собираем с них данные каждый день, получаем цифровой оттиск каждого растения. И будем в динамике смотреть, как оно росло, насколько быстро набирало массу».
По мнению ученых, если законодательство изменится и разрешат выращивать генетически редактированные растения, то просто жизненно необходимо будет иметь в стране технологии полного цикла для основных сельхозкультур. Это важно для того, чтобы совместно с отечественными селекционерами быстро редактировать их сорта по нужным генам. Это даст возможность составить мощную конкуренцию приходящим на внутренний рынок международным корпорациям.
В ожидании изменений в законодательстве
Изменений в законодательстве ученые ожидают уже не первый год и даже не первое десятилетие. Тем не менее, если это все же произойдет и можно будет подать заявку на сортоиспытания, то придется испытывать большое количество клубней в течение нескольких лет в разных регионах страны.
«Полноценных сортов картофеля пока не создано, технология молодая, соответственно, до сортов дело еще не дошло, — объяснил академик Геннадий Карлов, директор ВНИИСБ. — К тому же в законодательстве есть дискуссионный вопрос: приравнивать ли генетически редактированные растения к генно-модифицированным организмам. ГМО у нас в стране не выращиваются, существует мораторий на это. Генетически редактированные, скорее всего, все же будут разрешены. Суть этой новой технологии в том, что туда ничего не привносится дополнительно чужеродного, просто методами генной инженерии вносятся мутации в те или иные гены».
Аналогичные процессы происходят и естественным путем в природе, но это очень длительный процесс, а в данном случае ученые, зная структуру, функции гена, могут внести ту или иную мутацию и получить уже направленно то или иное растение с нужными свойствами.
«Закон о ГМО 2016 года вредный и в каком-то смысле антипротекционистский, по сути он мешает выращиванию продукции, которая разработана в России, — считает Александр Панчин, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник Института проблем передачи информации имени Харкевича РАН и член Комиссии РАН по борьбе с лженаукой.
— Если в России появятся какие-то инновационные сорта, их не получится реализовать. Их можно будет запатентовать, изучить, может, и за границу этот патент удастся продать, но не получится все это реализовать в России, мы будем в результате импортировать продовольствие из других стран».
При этом Панчин не уверен, стоит ли выделять «генно-редактированные растения» в отдельную категорию, чтобы не применять к ним суровые законодательные меры, направленные против ГМО. Подобный «ребрендинг» способен помочь отечественным ученым, но выглядит, по мнению Панчина, не совсем честно, честнее было бы добиваться отмены запрета на ГМО.
«Мне кажется, что законопроект в том виде, в котором он был принят, оказался исключительно популистским, в действительности он лишь отражает страхи общества, однако страхи общества на тему ГМО нерациональны», — отмечает Панчин.
В истории генной инженерии Александр Панчин не находит каких-либо примеров создания чего-то опасного для человека, в то время как в долгой истории традиционной селекции таких примеров хватает. Например, сорта картофеля, созданные традиционной селекцией, Lenape и Magnum Bonum, отличались повышенным содержанием опасных алкалоидов, из-за чего их пришлось отзывать с рынка, и это не единственные примеры.