Ποια είναι τα επερχόμενα προϊόντα βιοτεχνολογίας που θα μεταμορφώσουν τη γεωργία;
Για να απαντηθεί αυτό το σημαντικό ερώτημα, το Υπουργείο Γεωργίας των ΗΠΑ (USDA) και το Ινστιτούτο Συστημάτων Γεωργίας και Τροφίμων (AFSI) διοργάνωσαν ένα μονοήμερο συμπόσιο για τις γεωργικές βιοτεχνολογίες, στο οποίο αναδείχθηκε ο ρόλος της νεολαίας στην καινοτομία και τις νέες εξελίξεις στον τομέα της γεωργικής βιοτεχνολογίας.
Η εκδήλωση ήταν μέρος του διαλόγου υψηλού επιπέδου για την πολιτική του APEC σχετικά με τις δραστηριότητες της γεωργικής βιοτεχνολογίας που πραγματοποιήθηκε στο Συνεδριακό Κέντρο του Σιάτλ.
Οι ερευνητές που ξεκίνησαν την επαγγελματική τους σταδιοδρομία παρουσίασαν τις επιπτώσεις των πολιτικών στο έργο τους και οι εκπρόσωποι της βιομηχανίας έκαναν παρουσιάσεις σχετικά με τα ευνοϊκά περιβάλλοντα πολιτικής, την τρέχουσα έρευνα και ανάπτυξη και τις ευκαιρίες σταδιοδρομίας.
Το συμπόσιο έδωσε επίσης την ευκαιρία στους ερευνητές να ανταλλάξουν ιδέες και να ενισχύσουν την ανταλλαγή πληροφοριών μεταξύ των οικονομιών μελών του APEC.
Το επόμενο μέρος του παρόντος άρθρου συνοψίζει το πρώτο μέρος μιας σειράς ερευνητικών στιγμιότυπων που καλύπτουν τις αστραπιαίες παρουσιάσεις και τις συνεδρίες αφίσας των ερευνητών που ξεκίνησαν την καριέρα τους από διάφορες οικονομίες του ΑΠΕΚ.
Φυτά που δεσμεύουν άζωτο
Η Δρ Christina Gregg, Ερευνήτρια στον Οργανισμό Επιστημονικής και Βιομηχανικής Έρευνας της Κοινοπολιτείας (CSIRO) στην Αυστραλία, στοχεύει στη μείωση της ανάγκης για αζωτούχο λίπασμα.
Τα συνθετικά αζωτούχα λιπάσματα είναι απαραίτητα για τη γεωργία, αλλά έχουν περιβαλλοντικό κόστος.
Έτσι, μηχανεύονται φυτά που μπορούν να δεσμεύουν το άζωτο. Οι πρωτεΐνες νιτρογενάσης εισήχθησαν προσωρινά σε φυτά καπνού, απομονώθηκαν σε συνθήκες όπου δεν υπάρχει οξυγόνο και ελέγχθηκε η λειτουργία τους σε πειράματα όπου οι φυτικές πρωτεΐνες συνδυάστηκαν με βακτηριακές πρωτεΐνες.
Ανθεκτικό στην ξηρασία ρύζι
Ο Δρ Chin-Yu Wu, μεταδιδακτορικός ερευνητής στο Εθνικό Πανεπιστήμιο της Ταϊβάν, παρουσίασε την πολλαπλή επεξεργασία γονιδιώματος στο ρύζι. Η γλουταθειόνη (GSH) είναι ένα τριπεπτίδιο που εμπλέκεται σε πολλές φυσιολογικές διεργασίες στα φυτά.
Η GSH παίζει επίσης ρόλο στην απόκριση στο στρες, όπως το υδατικό στρες. Προηγούμενη μελέτη του Dr. Wu έδειξε ότι η GSH που προστίθεται από το εξωτερικό του φυτού μειώνει την ικανότητα των φυτών ρυζιού να ανέχονται την αφυδάτωση.
Για να διερευνήσουν περαιτέρω τον ρόλο της GSH στην ανοχή στην αφυδάτωση, μελέτησαν φυτά ρυζιού που είχαν μια μετάλλαξη στο γονίδιο που κωδικοποιεί την GSH.
Δυστυχώς, τα φυτά αυτά πέθαναν, οπότε χρησιμοποίησαν επεξεργασία γονιδιώματος για να δημιουργήσουν φυτά ρυζιού με διαφορετικά επίπεδα GSH. Δημιουργήθηκαν δύο τύποι φυτών ρυζιού: (1) φυτά με μειωμένα επίπεδα GSH που ήταν σε θέση να ανεχθούν την αφυδάτωση καλύτερα από τα φυτά άγριου τύπου και (2) φυτά με αυξημένα επίπεδα GSH που ήταν πιο ευαίσθητα στο στρες αφυδάτωσης από τα φυτά άγριου τύπου.
Τα αποτελέσματα υποδηλώνουν ότι η υπερβολική GSH μπορεί να κάνει τα φυτά πιο ευαίσθητα στο στρες αφυδάτωσης.
Αναπαραγωγή ακριβείας στα φρούτα
Η Meristem είναι μια νεοσύστατη βιοτεχνολογική εταιρεία που χρησιμοποιεί καινοτόμες τεχνικές καλλιέργειας in vitro, γονιδιακή επεξεργασία και αναγέννηση για τη βελτίωση ελίτ ποικιλιών φρούτων. Σύμφωνα με τον Διευθύνοντα Σύμβουλο της Meristem Dr. Bernardo Pollak, η πλατφόρμα της in vitro οργανογένεσης χρησιμοποιεί μια βελτιωμένη ροή εργασίας που τους επιτρέπει να δοκιμάζουν ένα ευρύ φάσμα συνθηκών με δύο ή τρεις μόνο μεταβλητές.
Αυτό περιορίζει τον αριθμό των απαιτούμενων πειραμάτων και διασφαλίζει ότι λαμβάνουν αρκετά δεδομένα για τη διενέργεια στατιστικά ισχυρών αναλύσεων.
Τα μέσα καλλιέργειας προετοιμάζονται σύμφωνα με τον πειραματικό σχεδιασμό, λαμβάνοντας υπόψη τον ιστό που θέλει να αποκτήσει η Meristem.
Διαφορετικά όργανα πολλαπλασιάζονται in vitro (π.χ. βλαστός, φύλλα, ρίζες) και χρησιμοποιούνται ως αρχικό υλικό για την πλατφόρμα μετασχηματισμού τους.
Οι αποκρίσεις κάθε ιστού αναλύονται με βάση ένα ευρύ φάσμα μεταβλητών, επιτρέποντας στη Meristem να καθορίσει τις καλύτερες συνθήκες in vitro για κάθε επιθυμητή διαδικασία.
Ζαχαροκάλαμο ανθεκτικό στον ιό
Ο Δρ Rikno Harmoko και μια ομάδα της Εθνικής Υπηρεσίας Έρευνας και Καινοτομίας στην Ινδονησία βρήκαν έναν τρόπο να κάνουν τα φυτά ζαχαροκάλαμου ανθεκτικά σε έναν ιό που μπορεί να βλάψει τις καλλιέργειές τους.
Χρησιμοποίησαν μια διαδικασία που ονομάζεται παρέμβαση RNA (RNAi) για να σιωπήσουν το γονίδιο που κωδικοποιεί την πρωτεΐνη του περιβλήματος του ιού του μωσαϊκού του ζαχαροκάλαμου (SCMV).
Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι τα διαγονιδιακά φυτά ζαχαροκάλαμου που εξέφραζαν τις κατασκευές RNAi ήταν ανθεκτικά στη μόλυνση από τον SCMV.
Τα φυτά που δεν εξέφραζαν τις κατασκευές RNAi ήταν ευαίσθητα στη μόλυνση. Πρόκειται για μια πολλά υποσχόμενη εξέλιξη για τους καλλιεργητές ζαχαροκάλαμου, καθώς ο SCMV μπορεί να προκαλέσει σημαντικές ζημιές στις καλλιέργειες.
Η τεχνική RNAi θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για την ανάπτυξη ποικιλιών ζαχαροκάλαμου που είναι ανθεκτικές στον SCMV, γεγονός που θα βοηθούσε τους αγρότες να αποκτήσουν μεγαλύτερο εισόδημα.
Πεπόνι ανθεκτικό στον ιό
Το πεπόνι είναι ένα νόστιμο και θρεπτικό φρούτο, αλλά είναι επίσης ευάλωτο σε έναν ιό που ονομάζεται Cucumber Mosaic Virus (CMV). Ο CMV μεταδίδεται από τις αφίδες και μπορεί να προκαλέσει σοβαρές ζημιές στις καλλιέργειες πεπονιού.
Οι παραδοσιακές μέθοδοι καταπολέμησης του CMV, όπως η χρήση χημικών εντομοκτόνων, δεν είναι πολύ αποτελεσματικές και μπορεί να έχουν επιβλαβείς παρενέργειες.
Η κ. Dharane Kethiravan, μεταπτυχιακή φοιτήτρια-ερευνήτρια στο Πανεπιστήμιο της Μαλαισίας στη Μαλαισία, χρησιμοποίησε την παρέμβαση RNA (RNAi) για τον έλεγχο του CMV σε καλλιέργειες πεπονιού.
Τα ευρήματα έδειξαν ότι η εφαρμογή dsRNA (δίκλωνο RNA) στην επιφάνεια των φυτών πεπονιού μπορεί να τα προστατεύσει από τη μόλυνση από CMV.
Το dsRNA ενεργοποίησε το RNAi στα φυτά, το οποίο οδήγησε σε σημαντική μείωση των συμπτωμάτων και του τίτλου του ιού.
Η τεχνική βρίσκεται ακόμη υπό ανάπτυξη, αλλά έχει τη δυνατότητα να φέρει επανάσταση στον τρόπο με τον οποίο καλλιεργούμε και προστατεύουμε αυτό το νόστιμο φρούτο.
Ρύζι εμπλουτισμένο με ψευδάργυρο
Η έλλειψη ψευδαργύρου αποτελεί μείζον πρόβλημα στην περιοχή Ασίας-Ειρηνικού και μπορεί να οδηγήσει σε καχεξία στα παιδιά. Οι παραδοσιακοί τρόποι αντιμετώπισης της έλλειψης ψευδαργύρου, όπως η διαφοροποίηση της διατροφής, δεν είναι πάντα προσβάσιμοι σε όλους.
Ο κ. Erwin Arcillas και οι συνεργάτες του στο Διεθνές Ινστιτούτο Έρευνας για το Ρύζι, χρησιμοποίησαν τα CRISPR και TALENs για να τροποποιήσουν το γονίδιο OsNAS2 σε φυτά ρυζιού.
Τροποποιώντας το γονίδιο OsNAS2, οι επιστήμονες κατάφεραν να αυξήσουν την περιεκτικότητα των σπόρων ρυζιού σε ψευδάργυρο έως και 50%.
Τα αποτελέσματα αυτά είναι ελπιδοφόρα και υποδηλώνουν ότι η επεξεργασία του γονιδιώματος θα μπορούσε να αποτελέσει ένα ισχυρό εργαλείο για την αντιμετώπιση της έλλειψης ψευδαργύρου.
