เว็บสล็อต เทคนิคการเพาะพันธุ์ใหม่

เว็บสล็อต เทคนิคเด็ดเร่งนวัตกรรมการเพาะพันธุ์พืชฉันได้รับการท่องหลายครั้งก่อนหน้านี้ โลกของเราต้องเผชิญกับความท้าทายที่น่ากลัวที่สุดบางอย่างที่เคยเห็น เราจำเป็นต้องผลิตอาหารและพลังงานมากขึ้นสำหรับประชากรที่เพิ่มมากขึ้นเรื่อยๆ และเราจำเป็นต้องทำเช่นนั้นบนที่ดินน้อยลง ใช้น้ำน้อยลง ทรัพยากรน้อยลง และในลักษณะที่ยั่งยืนมากขึ้น และทั้งหมดนั้นในสภาพอากาศที่เปลี่ยนแปลง

ตลอดศตวรรษที่ผ่านมา การปรับปรุงพันธุ์พืช

เป็นปัจจัยหลักในการปรับปรุงพันธุ์พืชเพื่อรองรับการเติบโตของประชากร อย่างไรก็ตาม เนื่องจากการขยายตัวของเมือง เกษตรกรรมจึงถูกผลักดันไปสู่พื้นที่ชายขอบมากขึ้นเรื่อยๆ และการเพิ่มผลผลิตได้เป็นที่ราบสูงในพืชผลหลายชนิด ดังนั้นผู้ปรับปรุงพันธุ์พืชจะต้องเพิ่มความพยายาม การดำเนินการตามแนวทางที่พวกเขาทำต่อไปจะไม่เพียงพอในทศวรรษต่อ ๆ ไป เราต้องการการปฏิวัติอีกครั้ง และการปฏิวัตินี้อาจมาในรูปแบบของเทคนิคการเพาะพันธุ์แบบใหม่ (NBTs) ได้เป็นอย่างดี

เทคนิคกลุ่มนี้ได้รับการพัฒนาในช่วง 10 ถึง 15 ปีที่ผ่านมาทั้งในภาครัฐและเอกชน ความงามของเทคนิคเหล่านี้คือพวกเขาสามารถถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรมที่ต้องการได้อย่างแม่นยำมากขึ้นกว่าเทคนิคอื่น ๆ จนถึงปัจจุบัน ในขณะที่การปรับปรุงพันธุ์พืชในปัจจุบันมีข้อจำกัดในการส่งมอบคุณลักษณะที่เหมาะสมให้กับพันธุ์พืชเป้าหมายในบางครั้ง เทคนิคเหล่านี้ให้โอกาสใหม่แก่ผู้ปรับปรุงพันธุ์พืชในสหภาพยุโรป

เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าการปรับปรุงพันธุ์พืชแบบเดิมต้องใช้เวลา การสำรวจระหว่างบริษัทปรับปรุงพันธุ์พืชแสดงให้เห็นว่าอาจใช้เวลาโดยเฉลี่ยตั้งแต่เจ็ดถึง 12 (บางครั้งอาจนานถึง 20 ปี) เพื่อสร้างพันธุ์พืชใหม่ที่มีลักษณะที่ต้องการ ขึ้นอยู่กับพืชผล การใช้ NBT ทำให้ช่วงเวลานี้สั้นลงอย่างมาก

ตัวอย่างเช่น ในบางสปีชีส์ อาจใช้เวลานานมากในการแนะนำยีนต้านทานใหม่จากสายพันธุ์เดียวกันหรือที่เกี่ยวข้องกัน เนื่องจากพันธุกรรมที่ซับซ้อนของพืชผล ผลที่ได้คือไม้กางเขนบางชนิดไม่ได้ผลิตลูกหลานที่อุดมสมบูรณ์ นอกจากนี้นิสัยการเจริญเติบโตของพืชผลยังสามารถป้องกันการแนะนำลักษณะอย่างรวดเร็ว ตัวอย่างเช่น ต้นไม้ใช้เวลาหลายปีกว่าจะมีดอกและผลแรกเติบโต และอาจใช้เวลาหลายทศวรรษในการสร้างความหลากหลายใหม่ ในบทความนี้ เราจะนำเสนอภาพรวมทางเทคนิคของวิธีการต่างๆ ที่พัฒนาขึ้นจนถึงตอนนี้ European Seed ฉบับอนาคตจะกล่าวถึงสภาพแวดล้อมด้านกฎระเบียบโดยรอบ NBTs

เทคโนโลยีนิวเคลียสเฉพาะลำดับ

เทคโนโลยีนิวคลีเอสที่จำเพาะต่อลำดับ (SSN) มักถูกเรียกว่านิวคลีเอสที่ควบคุมตำแหน่ง ใช้เอ็นไซม์ธรรมชาติที่สร้างการแตกของสองสายใน DNA เอนไซม์เหล่านี้เชื่อมโยงกับโครงสร้างที่มนุษย์สร้างขึ้นซึ่งออกแบบมาเพื่อจับกับลำดับดีเอ็นเอเป้าหมายที่เฉพาะเจาะจง คอมเพล็กซ์ทำให้เกิดการแตกที่ตำแหน่งที่กำหนดไว้ล่วงหน้าใน DNA กลไกการซ่อมแซมของโรงงานเองจะซ่อมแซมส่วนที่แตกหัก แต่มักจะไม่ถูกต้อง แอปพลิเคชันมีสามประเภทคือ SSN, SSN-1, SSN-2 และ SSN-3

ด้วยแอปพลิเคชันประเภท SSN-1 จะไม่มีการใช้ DNA ผู้บริจาคเพื่อเป็นแนวทางในการซ่อมแซม non-homologous end-joining (NHEJ) เกิดขึ้น ในกรณีส่วนใหญ่ ในการลบเล็กน้อยใน DNA อย่างไรก็ตาม บางครั้งอาจมีการเพิ่มเติมเล็กๆ น้อยๆ เกิดขึ้นได้ การเปลี่ยนแปลงเล็กๆ น้อยๆ เหล่านี้นำไปสู่การสูญเสียการทำงานของยีน (ยีนน็อคเอาต์)

เทคนิค SSN-2 ใช้ DNA ของผู้บริจาค ซึ่งเป็นสำเนาของขอบเขต DNA เป้าหมายที่มีการดัดแปลงเล็กน้อย ในระหว่างการซ่อมแซม โรงงานจะใช้เทมเพลตนี้สำหรับการซ่อมแซม และจะมีการแนะนำการดัดแปลงเล็กน้อยในจีโนมของโรงงาน (การกลายพันธุ์ที่เป็นเป้าหมาย)

เทมเพลตการซ่อมแซมของประเภทแอปพลิเคชัน SSN-3 มียีนใหม่ที่สมบูรณ์ การใช้ SSN-3, intragenes, cisgenes (ดูด้านล่าง) หรือ transgenes สามารถนำมาใช้ได้ (การเติมยีน)

ในสามวิธีที่อธิบายไว้ข้างต้น ด้วย SSN ยีนที่สนใจสามารถกลายพันธุ์ แทนที่ หรือทำให้หมดสภาพได้ (รูปที่ 1) CRISPR-Cas9, zinc-finger nucleases (ZFNs), TALENs และ meganucleases เป็นสายพันธุ์ที่แตกต่างกันของ SSN

รูปที่ 1 โครงร่างของเทคโนโลยีนิวคลีเอสเฉพาะลำดับ SSN-1, SSN-2 และ SSN-3

รูปที่ 1 โครงร่างของเทคโนโลยีนิวคลีเอสเฉพาะลำดับ SSN-1, SSN-2 และ SSN-3

ผู้เพาะพันธุ์พืชใช้วิธีการทำให้เกิดการกลายพันธุ์แบบคลาสสิกมานานหลายทศวรรษ เช่น สารเคมีหรือรังสีไอออไนซ์ ในทางหนึ่ง ผลลัพธ์ที่คล้ายคลึงกันสามารถรับได้ด้วย SSN-1, SSN-2 และวิธีการทำให้เกิดการกลายพันธุ์แบบคลาสสิก โดยมีความแตกต่างใหญ่อย่างหนึ่ง—การกลายพันธุ์แบบคลาสสิกนำไปสู่การกลายพันธุ์แบบสุ่มหลายพันครั้ง ในขณะที่ SSN-1 และ SSN-2 นำไปสู่การกลายพันธุ์ที่จำเพาะเพียงครั้งเดียวใน ยีนเป้าหมาย

ข้อเสียอีกประการหนึ่งของวิธีการทำให้เกิดการกลายพันธุ์

แบบคลาสสิกคือจำเป็นต้องเลือกพืชที่มีการกลายพันธุ์ตามที่ตั้งใจไว้ แต่ผู้ปรับปรุงพันธุ์พืชยังต้องดำเนินการ backcrossing หลายชั่วอายุคนเพื่อกำจัดการกลายพันธุ์ที่ไม่ต้องการ สองขั้นตอนหลังนี้จะง่ายกว่าและเร็วกว่ามากเมื่อใช้ SSN-1 หรือ SSN-2

Oligonucleotide-Directed Mutagenesis

เทคนิค oligonucleotide-directed mutagenesis (ODM) ใช้โอลิโกนิวคลีโอไทด์ (โมเลกุลขนาดเล็ก) ซึ่งในลักษณะเดียวกันกับ SSN-2 จะมีการนำแม่แบบการซ่อมแซมขนาดเล็กเข้าไปในเซลล์พืช ซึ่งเหมือนกับสารพันธุกรรมของพืช ยกเว้น การเปลี่ยนแปลงที่ต้องการ

หลังจากกระบวนการซ่อมแซม DNA พืชจะถูกเลือกโดยที่การดัดแปลงได้ถูกคัดลอกเข้าไปใน DNA แล้ว ความแตกต่างของ SSN-2 คือไม่มีการสร้างพันธุกรรมที่คัดลอกลงใน DNA ของพืชเอง โมเลกุลการซ่อมแซมขนาดเล็กที่ใช้ยังคงอยู่ชั่วครู่ในเซลล์พืชและเสื่อมโทรมอย่างรวดเร็ว (รูปที่ 2) วิธีนี้ใช้ได้กับพืชที่สามารถงอกใหม่ได้จากโปรโตพลาสต์เท่านั้น

รูปที่ 2 ภาพประกอบอย่างง่ายของ ODM  เกลียวดีเอ็นเอด้านซ้าย (สีฟ้าอ่อน/สีแดง) ที่มีแม่แบบโอลิโกนิวคลีโอไทด์ (สีแทน/สีแดง) มีส่วนที่ไม่ตรงกัน (สีน้ำเงินเข้ม)  หลังจากที่กลไกการซ่อมแซม DNA ภายนอกได้คัดลอกการเปลี่ยนแปลง (สีชมพู) เข้าไปใน DNA แล้ว แม่แบบก็จะลดลง  เกลียวจะกลับสู่รูปแบบเดิม (ไม่แสดงให้เห็น) และกลไกการซ่อมแซมดีเอ็นเอจะคัดลอกการเปลี่ยนแปลงที่ตั้งใจไว้ของเกลียวหนึ่งไปเป็นเกลียวเสริม ซึ่งทำให้กระบวนการเสร็จสมบูรณ์

รูปที่ 2 ภาพประกอบอย่างง่ายของ ODM เกลียวดีเอ็นเอด้านซ้าย (สีฟ้าอ่อน/สีแดง) ที่มีแม่แบบโอลิโกนิวคลีโอไทด์ (สีแทน/สีแดง) มีส่วนที่ไม่ตรงกัน (สีน้ำเงินเข้ม) หลังจากที่กลไกการซ่อมแซม DNA ภายนอกได้คัดลอกการเปลี่ยนแปลง (สีชมพู) เข้าไปใน DNA แล้ว แม่แบบก็จะลดลง เกลียวจะกลับสู่รูปแบบเดิม (ไม่แสดงให้เห็น) และกลไกการซ่อมแซมดีเอ็นเอจะคัดลอกการเปลี่ยนแปลงที่ตั้งใจไว้ของเกลียวหนึ่งไปเป็นเกลียวเสริม ซึ่งทำให้กระบวนการเสร็จสมบูรณ์

สิ่งสำคัญคือต้องพูดถึงว่าด้วย SSN-1, SSN-2 และ ODM การแปรผันทางพันธุกรรมเพิ่มเติมจะถูกสร้างขึ้นภายในสปีชีส์ที่มีอยู่โดยไม่ต้องข้ามสิ่งกีดขวางของสปีชีส์ใดๆ การสร้างความผันแปรทางพันธุกรรมเพิ่มเติมนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งและเป็นพื้นฐานในการเพาะพันธุ์พืช เว็บสล็อต