“Genomun redaktəsi üsulu ənənəvi seçim üsullarına qarşı olmamalıdır. "Bu, olduqca yeni bir vasitədir" dedi bitki stress müqaviməti laboratoriyasının rəhbəri Ümumrusiya Tədqiqat Kənd Təsərrüfatı Biotexnologiyaları İnstitutu (VNIISB) Vasili Taranov. – Bir vaxtlar cərrahlar bıçaqla əməliyyat edirdilər, sonra ortaya çıxdılar skalpellər, sonra lazerlər. Cərrahiyyə üçün tamamilə fərqli variantlar mövcud oldu. Beləliklə, gen mühəndisliyi nəyisə götürüb təkmilləşdirə biləcəyiniz bir alət təklif edir, lakin o, əvvəllər istifadə olunan hər şeyi ləğv etmir və ya əvəz etmir.
Ümumrusiya Kənd Təsərrüfatı Biotexnologiyaları Elmi-Tədqiqat İnstitutunda (VNIISB) bitki stress müqaviməti laboratoriyası fəaliyyət göstərir, onun işi iki əsas istiqamətdə aparılır: bitkilərin abiotik və biotik stresə davamlılığını təyin edən genlərin axtarışı və genomun redaktəsi. stress müqavimətini artırmaq üçün mədəni bitkilərin. Alimlərin tədqiqat sahəsinə kartof və açıq tərəvəzlər daxildir.
Laboratoriyanın rəhbəri Vasili Taranov və böyük elmi işçi Marina Lebedeva ilə ən son texnologiyaların xüsusiyyətləri və üstünlüklərinin nədən ibarət olduğu, hansı nəticələrə nail ola biləcəyi və laboratoriya alimləri tərəfindən Rusiya kənd təsərrüfatı istehsalçılarının hansı problemlərini həll etmək üçün istifadə edildiyi barədə danışırıq.
– Bu gün seçim prosesini sürətləndirmək zərurəti haqqında çox danışılır. Güman edilir ki, genomun redaktəsi metodu bunu etməyə imkan verir. Bu doğrudur?
V.T.: Biotexnoloji üsulların seleksiyanı sürətləndirməyə deyil, alimlərin imkanlarını genişləndirməyə kömək etdiyini söyləmək daha düzgün olardı. Çeşid üzərində işləmə prosesi hələ də kifayət qədər uzun qalır, çünki biz müəyyən bir həyat dövrü olan bitkilərdən danışırıq.
Ancaq mütəxəssislərin ənənəvi yetişdirmə üsullarından istifadə edərək əldə etmək olduqca çətin (mümkün deyilsə) nəticələri əldə etməsi mümkün olur.
Genomik redaktənin köməyi ilə iqtisadi qiymətli əlamətlər kompleksinin qalan hissəsini dəyişməz saxlamaqla, sortun spesifik xarakteristikasına birbaşa təsir edən mutasiyanı məqsədyönlü şəkildə təqdim edə bilərik.
M.L.: Təsəvvür edin ki, biz ənənəvi yetişdirmə üsullarından istifadə edərək becərilən sortumuza yabanı kartofdan olan müqavimət genini daxil etmək istəyirik. Bunun üçün seleksiyaçı müəyyən mədəni xətlərlə “vəhşilərin” bir sıra xaçlarını həyata keçirir. Problem ondadır ki, müqavimət geni ilə yanaşı, bütün digər "vəhşi" genlər çeşidə köçürülür, bu da çox vaxt son dərəcə arzuolunmazdır. Genetik mühəndislik sizə yalnız bir arzu olunan geni götürməyə/dəyişməyə imkan verir.
– Belə bir nöqteyi-nəzər var ki, genomun redaktəsi metodunun təxminən 10 ildir məlum olmasına baxmayaraq, hələ də nəzərə çarpacaq kommersiya nəticələri yoxdur.
V.T.: Bu tamamilə doğru deyil. Dünyanın aparıcı yetişdirmə şirkətləri genom redaktəsindən istifadə edir və bunu gizlətmirlər. Amma dəqiq nə etdiklərini və hansı nəticələr əldə etdiklərini bilmirik.
Nailiyyətlər reklam edilmir, çünki gen mühəndisliyi üsulları ilə emal edilmiş bitkini bazara çıxarmaq ənənəvi olaraq əldə edilən bitkidən daha baha başa gəlir. Və bəzən bunu etmək sadəcə mümkün deyil.
Eyni zamanda, genom redaktəsinin mövcud üsullardan istifadə edərək müəyyən bir çeşid yaratmaq üçün istifadə edildiyini sübut etmək çox çətindir.
Test zamanı mütəxəssislər orqanizmin genomunda marker ardıcıllığı axtaracaqlar, əgər varsa, bitki genetik cəhətdən dəyişdirilmiş kimi tanınacaq. Lakin genomik redaktə ilə genomda heç bir şey daxil edilmir, ona görə də heç nə tapmaq mümkün deyil.
Dəyişikliklər çox vaxt yalnız bir geni deyil, genin müəyyən bir yerini, sözün əsl mənasında bir nukleotidi, bir hərfi təsir edir. Qalan milyardlarla hərf isə olduğu kimi qalır. Bir bitkinin redaktə olunduğunu müəyyən etmək üçün səhvi aradan qaldırmaq üçün onun bütün genomunu oxumalısınız, əhatə dairəsi standartdan on dəfə yüksəkdir. Heç kim belə həcmli və çox bahalı bir analiz etməyəcək və seleksiyaçı həmişə bitkini mutagenez və ya ənənəvi seçimdən istifadə edərək əldə etdiyini söyləyə bilər.
– M.L.: Ümumilikdə genomun redaktəsi və xüsusən də bu texnologiyaların bitkilər üzərində istifadəsi təcrübəsi olduqca yeni bir hekayədir.
Ən azı ona görə deyil ki, funksiyanı dəyişdirmək üçün onu dəqiq nəyi və necə redaktə edəcəyinizi bilməlisiniz. Bitki əlamətləri genlər tərəfindən müəyyən edilir, əksər hallarda redaktə üçün uyğun hədəflər seçilməli olan genlər toplusu. Lakin maraq xüsusiyyətlərinə töhfə verən spesifik genlərin funksiyaları və tənzimlənməsinin aydınlaşdırılması mürəkkəb və çox vaxt uzun tədqiqatlar tələb edir. Heyvanlar və insanlarla müqayisə etdikdə deyə bilərik ki, biz bitki əlamətlərinin bir çox molekulyar mexanizmlərini (məsələn, müqavimət, məhsuldarlıq və s.) yaxşı bilmirik. Eyni zamanda, bitki genomları daha böyük və daha mürəkkəbdir, bu da tapşırığı heç də asanlaşdırmır. Bununla belə, bitki biologiyasında əsas tədqiqatlar vasitəsilə artıq çox şey məlumdur və bunu nə qədər çox başa düşsək, modifikasiya imkanlarımız bir o qədər artır.
Bundan əlavə, müəyyən xüsusiyyətləri düzəltməyə imkan verən, lakin bazara yeni çeşidlər təqdim etməyən, bəzi sürətlənmələrə baxmayaraq, hələ də illər tələb edən bir üsuldan danışırıq.
– Biotexnoloqlar gen redaktəsi edirmi? İşin faktiki istiqamətini (redaktə məqsədini) necə müəyyən edirlər?
V.T.: Biotexnoloq seçilmiş məhsulun uğurlu seleksiyaçısı ilə tandemdə işləməli və ideal olaraq digər mütəxəssis istehsalçıları cəlb etməlidir. Seleksiyaçı fermerlərlə birlikdə vəzifə qoyur, seleksiyaçı uyğun genotipləri seçməyə kömək edir. Biz də öz növbəmizdə biokimyaçılar və genetiklərlə məsləhətləşir, bu əsasda nə təklif edə biləcəyimizi düşünürük (zəruri xüsusiyyətlər həmişə bioloji baxımdan kifayət qədər öyrənilmir). Biz əslində nə edə biləcəyimizə baxırıq, işimiz mərhələsini həyata keçiririk, nəticədə yaranan xətti seleksiyaçıya qaytarırıq və seleksiyaçı nəticəni çeşidə gətirir.
- Genom redaktəsi bahalı texnologiyadırmı?
V.T.: Bitki əldə etməyin dəyəri məhsuldan və əldə edilən bitkinin redaktə və ya transgen olmasından asılıdır.
Avadanlıqlardan danışırıqsa, onda artıq virussuz material və mikroklonlaşdırma ilə məşğul olan bir şirkət üçün genomun redaktəsi üçün avadanlıq və reagentlərin alınması nisbətən kiçik bir məbləğə başa gələcək. Bu cür işə başlamaq üçün ən çox investisiya qoyuluşu deyil, ixtisaslı kadrların olmaması ola bilər. Belə ixtisaslaşdırılmış işi öz üzərinə götürə və yerinə yetirə bilən çox az adam var.
Və xərclərə qayıtsaq: bu sahədə texnoloji tərəqqi çox sürətlidir. Genomun redaktə üsulları, məsələn, 2012-ci ildə, CRISPR/Cas9 kəşf edildiyi zaman (bakteriyaların immun sisteminə əsaslanan ali orqanizmlərin genomlarının redaktə edilməsi texnologiyası) və indi bizdə olanlar çox fərqlidir. Əməliyyat səmərəliliyi ildən-ilə artır, xərclər isə azalır.
M.L.: Bunu insan genomunun ardıcıllaşdırılması layihəsi ilə müqayisə etmək olar. İlk insan genomu beynəlxalq konsorsium tərəfindən 10 il müddətinə 2.7 milyard dollara səciyyələndi, çünki belə texnologiyalar 90-cı illərdə mövcud idi. Hal-hazırda, tam insan genomunun ardıcıllaşdırılması 1000 dollardan azdır və bir neçə gün çəkir.
– Gəlin laboratoriyanız haqqında danışmağa keçək, o, fundamental elmlərə, yoxsa tətbiqi tədqiqatlara yönəlib?
V.T.: Hər ikisini etməyə çalışırıq. Əvvəlcə əsas şeylərə üstünlük verilirdi, lakin indi biz inkişaflarımızı praktikada tətbiq etməyə çalışırıq.
Hazırda, məsələn, biz kartofun Y virusuna qarşı müqavimət mexanizmlərini öyrənirik. Bu, çox fundamental işdir, lakin uğurlu olarsa, davamlı sortların seçilməsi üçün nəticə çox maraqlı olacaq.
M.L.: Fundamental və tətbiqi elm bir-biri ilə sıx bağlıdır, biri olmadan digəri mövcud ola bilməz. Virusun bitki ilə necə qarşılıqlı əlaqədə olduğunu, hansı xüsusi zülallarla əlaqə qurduğunu bilməsək, bitkinin davamlı olması üçün onları dəyişdirə bilməyəcəyik.
Biz 2018-ci ildən Y virusu ilə bağlı araşdırma aparırıq və indi ona yaxınlaşırıq ki, yaxın bir neçə ildə müqavimət formulunu əldə edəcəyik və gələcəkdə lazımi praktiki nəticə əldə edəcəyik: kartof bitkisi virus zülallarını sintez etməyəcək, o, virusa qarşı davamlı olacaq.
– Rusiyanın damazlıq şirkətləri/seleksiyaçıları ilə əməkdaşlıq edirsinizmi?
V.T.: Kartof üzrə biz gənc damazlıq Mariya Polyakova ilə işləyirik, Kartof İttifaqının mütəxəssisləri ilə fəal əlaqə saxlayırıq və Kartof Federal Araşdırma Mərkəzi ilə əlaqə saxlayırıq. A.G. Lorja. Kələmə gəlincə, biz Rusiya Dövlət Aqrar Universitetinin - Moskva Kənd Təsərrüfatı Akademiyasının seleksiyaçıları və toxumçuları ilə əlaqə saxlayırıq. K.A. Qriqori və Sokrat Monaxos tərəfindən Timiryazev. Və bu sahədə gördüyümüz işlərdə biz onları tamamilə rəhbər tuturuq.
– Və yenə də viruslar haqqında. Marina Valerievna, sizin elmi maraq dairəniz təkcə virusu əhatə etmir Y. 2023-cü ildə siz Rusiya Elm Fondundan “Yüksək məhsuldarlıqlı sekvensiya üsullarından istifadə etməklə becərilmiş kartofun viromlarının (Solanum tuberosum L.) tədqiqi” layihəsi üzrə tədqiqat aparmaq üçün qrant almısınız. Bu mövzu niyə maraqlıdır?
M.L.: Kartof, bir çox digər bitkilərə nisbətən daha çox viral xəstəliklərdən əziyyət çəkir, çünki onlar vegetativ şəkildə çoxalırlar. Viruslar kök yumrularında toplanır və sonrakı nəsillərə ötürülür, buna görə də virus yükü daim artır. Kartofun degenerasiyaya uğradığını deyəndə, söhbət məhz bundan gedir.
Viruslar inert sistemlər deyil, həm ev sahibi bitki, həm də bir-biri ilə aktiv şəkildə qarşılıqlı əlaqədə olurlar. Artıq bir xüsusi virusla xəstə olan bir bitkinin digərinə yoluxa bilmədiyi hallar var. Elə viruslar var ki, tək başına bir bitki yoluxdura bilməz, onlar yalnız digər viruslarla əməkdaşlıq edir. Bu yaxınlarda bitkilərin quraqlıqdan sağ qalmasına kömək edən virusların formalarını təsvir edən bir əsər nəşr olundu. Parazitlikdən mutualizmə belə gözlənilməz keçid.
Kartofda viral xəstəliklərlə mübarizə aparmaq üçün təsirli kimyəvi maddələr yoxdur. Sağlamlığını yaxşılaşdırmaq üçün kifayət qədər mürəkkəb və ən əsası bahalı üsullar işlənib hazırlanmışdır: in vitro kultura yolu ilə mikrotuberlər əldə etmək. Ancaq nəticə yalnız bir neçə nəsil davam edir. Digər həllər tapmaq üçün virusların xüsusiyyətlərini daha ətraflı öyrənmək lazımdır, buna görə də tədqiqat çox və çox aktualdır.
– GOST 33996-2016 “Kartof toxumu. Texniki şərtlər və keyfiyyətin müəyyən edilməsi üsulları”nda beş virus (PVK - X kartof virusu; SBK - S kartof virusu; MVK - M kartof virusu; YBK - Y kartof virusu; VSLK - yarpaq qıvrım virusu) sadalanır. kartof) və bir viroid (PSTV – kartof mili yumru viroid). Onlara diqqət yetirəcəksiniz?
M.L.: Mənim layihəm Rusiyada kartofda mövcud olan viromları (virus kolleksiyaları) öyrənmək üçün yüksək məhsuldarlıq metodlarından istifadə etmək məqsədi daşıyır. Bu həm bir bitkidə müxtəlif virusların hansı komplekslərinin olması, həm də bu virusların yayılması baxımından maraqlıdır.
Ümumilikdə dünyada kartofda aşkar edilən 50-dən çox virus məlumdur. GOST-da sadalananlar ən təhlükəlilər arasındadır və əlavə olaraq, onların aydın xarici əlamətləri var. Beləliklə, mozaik nekrozu Y virusu infeksiyasının ümumi təzahürüdür və yarpaqların qıvrılması virusunun olması yarpaq bıçaqlarının xarakterik deformasiyası ilə müəyyən edilə bilər.
Ancaq fenotipik olaraq özünü göstərməyən bir çox virus var, baxmayaraq ki, onlar da məhsula təsir göstərə bilər. Onlar nadir hallarda aşkar edilir, ancaq axtarılmadıqları üçün.
Nümunə olaraq Ümumrusiya Bitki Mühafizəsi Elmi-Tədqiqat İnstitutundan (VIZR) olan həmkarların işini göstərə bilərəm. 2019-cu ildə onlar Rusiyada kartof P virusunun kəşfi haqqında məqalə dərc etdilər.Əvvəllər onun yalnız Cənubi Amerikada yayıldığına inanılırdı.
Sual odur ki, “küçə işığının altında” işığın olduğu yerə deyil, hələ baxmadığımız yerə baxsaq, nə kəşf edəcəyik.
- Araşdırmanızı harada aparacaqsınız?
M.L.: Qrantın şərtlərinə görə, layihə iki il çəkəcək. Keçən il biz Tula vilayətində kartof ferması ilə əməkdaşlıq etdik, material topladıq, müxtəlif sortlar və reproduksiyalarla işlədik. Bu il biz başqa rayonlara gedəcəyik və orada hansı virusların aşkar olunduğunu görəcəyik.
Tədqiqatın nəticələri 2025-ci ildə yekunlaşacaq və biz rus kartofçularına onlar haqqında mütləq məlumat verəcəyik.