CRISPR: как молекулярные ножницы помогают создавать устойчивые культуры

CRISPR-Cas9 (произносится как «криспер») или «молекулярные ножницы» – это инструмент, с помощью которого ученые могут точечно изменить гены растений. Представьте себе ножницы, которые аккуратно вырезают ненужный участок ДНК и вставляют полезный. Это не генетическая модификация в привычном понимании: никаких чужеродных генов, только работа с собственным материалом растения.

Главное преимущество – точность. С CRISPR можно быстро адаптировать культуру к определенным условиям: сделать ее более устойчивой к жаре, засухе, засоленным почвам или грибным заболеваниям. И все это – без десятилетий традиционной селекции.

В России CRISPR/Cas-технология пока находится на стадии научных исследований. Некоторые достижения в области применения технологии CRISPR в России:

• В 2021 году исследователи из Института биоорганической химии РАН разработали метод редактирования генома растений с помощью CRISPR
• Учёные ФИЦ Биотехнологии РАН разработали новый подход к редактированию генома дрожжей при помощи технологии CRISPR/Cas9 и специального маркера — гена ацетамидазы

По данным исследовательской компании GlobalData, к 2024 году в мире уже насчитывается более 100 разработок культур с применением CRISPR, и их число растет. CRISPR-культуры, которые показывают хорошие результаты в полевых условиях:

• Рис, устойчивый к засухе и высокой температуре: в тестах в Индии урожай сохранялся даже при температуре выше +38°C
• Пшеница, устойчивая к мучнистой росе, была создана в США: при меньшем использовании фунгицидов она дает стабильный урожай
• Томаты, не страдающие от сильной жары и сохраняющие вкус и текстуру в условиях температурного стресса

Первой серьезной разработкой стал яровой ячмень с улучшенной устойчивостью к засухе, созданный в институте в Новосибирске. Сейчас ведутся испытания пшеницы и картофеля, которые смогут выдерживать короткое вегетационное окно в Сибири и Поволжье. Потери фермеров от погодных факторов могут достигать 20–25% выручки.

Технологии, позволяющие быстрее выводить адаптированные сорта, могут существенно снизить эти риски.

CRISPR считается безопасной альтернативой ГМО, так как не вносит чужеродных элементов. В ряде стран (например, Япония, США, Аргентина) такие растения не требуют отдельного разрешения, если изменения касаются только собственных генов. При этом каждое растение, прежде чем попасть на поля, проходит тесты: на урожайность, устойчивость, влияние на пчел и соседние культуры. 

Стоит ли ждать такие сорта в продаже? Да, но потребуется еще немного времени. Уже в ближайшее десятилетие (при условии законодательных подвижек) на рынок могут выйти первые сорта зерновых, овощей и бобовых, выведенные с помощью CRISPR. Они будут адаптированы под российский климат, будут более устойчивы к жаре, засухе, болезням. Для фермера это означает меньше потерь, меньше затрат на химию, выше урожай и прибыль. 

Читайте также:

• Устойчивость к пестицидам: как бороться с суперсорняками
• ГМО-свиньи: прекрасные или ужасные?
• Ученые нашли ген, который улучшает усвоение азота картофелем
• Инбридинг как инструмент селекции: близкородственные отношения у КРС
• Как работает большая селекция и скоро ли в России появятся собственные сорта
• ГМО в сельхозпродукции: безопасность и риски