สล็อตแตกง่าย แผนภูมินี้สรุปขั้นตอนการทำงานของการผลิตเมล็ดพันธุ์ลูกผสมรุ่นต่อไปในแนวปฏิบัติทางอุตสาหกรรม (ภาพ: ชวนเซียวเซี่ย)เทคโนโลยีการปลูกพืชแบบไฮบริดมีส่วนในการปรับปรุงผลผลิตที่สำคัญทั่วโลกในทศวรรษที่ผ่านมา อย่างไรก็ตาม การออกแบบและบำรุงรักษาสายการผลิตไฮบริดนั้นซับซ้อนและลำบากมาโดยตลอด ตอนนี้ นักวิจัยในจีนได้พัฒนาระบบใหม่ที่รวมการแก้ไขจีโนมที่ใช้ CRISPR กับวิธีอื่นๆ ที่
สามารถผลิตเมล็ดพันธุ์ได้ดีกว่าเมื่อเปรียบเทียบ
กับวิธีไฮบริดแบบทั่วไป และลดระยะเวลาการผลิตลง 5-10 ปี การศึกษาปรากฏในวารสารMolecular Plantเมื่อ วันที่ 8 กรกฎาคม
ลูกผสมเป็นที่ต้องการมากกว่าพันธุ์แท้ในการผลิตพืชผล การผสมข้ามพันธุ์พืชที่อยู่ห่างไกลจากพันธุกรรมสองสายพันธุ์มักก่อให้เกิดลูกหลานที่มีลักษณะที่เหนือกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับพ่อแม่ ลูกหลานมีแนวโน้มที่จะให้ผลผลิตสูงและทนต่อโรคได้ดีขึ้น ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าเฮเทอโรซิสหรือพลังไฮบริด
ผู้เขียนอาวุโส Chuanxiao Xie จาก Chinese Academy of Agricultural Sciences กล่าวว่า “แต่วิธีการไฮบริดในปัจจุบันใช้เวลานานและยุ่งยากมาก
ตัวอย่างเช่น ขั้นตอนแรกในการผลิตลูกผสมคือการค้นหาหรือสร้างชนิดของต้นแม่ที่มีการกลายพันธุ์เพื่อไม่ให้เกิดละอองเรณูที่มีชีวิต เพื่อหลีกเลี่ยงการผสมข้ามพันธุ์และทำให้พืชแม่ส่วนใหญ่ได้รับการปฏิสนธิจากพันธุ์ที่แตกต่างกัน แต่ลูกหลานจำเป็นต้องเจริญพันธุ์เพื่อที่จะผสมพันธุ์กันเองเพื่อผลิตตัวเองและพืชเพื่อใช้เป็นพ่อแม่ นักวิทยาศาสตร์จะข้ามพืชที่ปราศจากเชื้อกับพืชที่อุดมสมบูรณ์ทางพันธุกรรมเพื่อฟื้นฟูความเป็นหมันของพืชและสร้างเมล็ดลูกผสม การสร้างวงจรการผลิตเช่นนี้มีความสำคัญต่อการสร้างสายการผลิตเมล็ดพันธุ์ที่มีประสิทธิภาพในภาคสนาม
วิธีการเหล่านี้มีข้อกำหนดเฉพาะของจีโนไทป์ของพืช และการสร้างสายพันธุ์ที่มีบุตรยากและอุดมสมบูรณ์ที่มีเสถียรภาพอาจใช้เวลาหลายปี
“ข้อจำกัดเหล่านี้จำกัดไม่ให้นำไปใช้อย่างกว้างขวางมากขึ้นในการเกษตรเชิงพาณิชย์” Xie กล่าว “แต่ระบบใหม่ของเราที่ใช้ CRISPR/Cas9 สามารถปรับปรุงกระบวนการได้อย่างมาก ตอนนี้การเปลี่ยนแปลงเพียงครั้งเดียวก็เพียงพอแล้ว”
Xie และเพื่อนร่วมงานของเขาได้สร้างเวกเตอร์ Cas9 ซึ่งกำหนดเป้าหมายไปที่ MS26 ซึ่งเป็นยีนการเจริญพันธุ์ในข้าวโพด พวกเขายังเตรียมเวกเตอร์ตัวที่สองที่เรียกว่า MGM เวกเตอร์แรกทำงานโดยการตัดส่วนของ MS26 ออก ซึ่งจะทำให้พืชมีบุตรยากทางพันธุกรรม เวกเตอร์ MGM ประกอบด้วยส่วนการทำงานสามส่วน: ลำดับรหัสยีน MS26 ที่ทำงานเพื่อฟื้นฟูภาวะเจริญพันธุ์ เอนไซม์สำหรับละอองเกสรที่ไม่ใช้งาน และเครื่องหมายสีแดงที่จะแสดงในเมล็ด
ทีมงานได้แนะนำพาหะทั้งสองตัวเข้าสู่ agrobacterium และใช้มันเพื่อเปลี่ยนตัวอ่อนของข้าวโพดเลี้ยงสัตว์ เนื่องจากข้าวโพดเป็นแบบดิพลอยด์ ซึ่งหมายความว่ามียีนแต่ละตัวสองสำเนา ตัวอ่อนที่แก้ไขแล้วเหล่านี้จะมี MS26 ที่กลายพันธุ์สองสำเนา นอกเหนือไปจากสำเนาของยีน MGM ฉบับเดียวที่ได้รับการแนะนำ
เมื่อพืชเหล่านี้ผสมข้ามตัวเองได้ พวกมันจะผลิตลูกหลานสองประเภทที่มีอัตราส่วน 1 ต่อ 1 ตามกฎของไมโอซิส: ชนิดหนึ่งที่มี MS26 และ MGM ที่กลายพันธุ์ และอีกชนิดหนึ่งที่มี MS26 ที่กลายพันธุ์โดยไม่มี MGM
ลูกหลานที่ขาด MGM มีบุตรยาก ดังนั้นจึงสามารถใช้เป็นพ่อแม่ในการผลิตเมล็ดพันธุ์ลูกผสมได้ เนื่องจากพ่อแม่เหล่านี้ไม่มียีน MGM จากภายนอก ลูกหลานของพวกเขา – หากผสมพันธุ์ด้วยความหลากหลายที่ไม่ผ่านการดัดแปลงพันธุกรรม – จะไม่แปลงพันธุ์
อีกครึ่งหนึ่งเป็นลูกของ MGM และ MGM
ปัจจุบันมีบุตรสมบูรณ์และโดยพื้นฐานแล้วเหมือนกับพ่อแม่ของพวกเขา พืชเหล่านี้เรียกว่าผู้ดูแล – สามารถข้ามตัวเองเพื่อสร้างพืชที่มีบุตรยากมากขึ้นเพื่อผลิตลูกผสมและผู้ดูแลมากขึ้น
ผู้ดูแลยังมีเครื่องหมายเรืองแสงสีแดงที่แสดงจากเวกเตอร์ MGM เพื่อให้สามารถแยกแยะและคัดแยกได้ง่ายจากเมล็ดที่ปลอดเชื้อ
“ระบบของเราลดทรัพยากรที่จำเป็นอย่างมากในการสร้างสายการผลิตเมล็ดพันธุ์ลูกผสมที่มีเสถียรภาพ ดังนั้นปัจจัยการผลิตและต้นทุนของเมล็ดพันธุ์จะลดลงมาก” Xie กล่าว
นอกจากข้าวโพดแล้ว พืชผลสำคัญอื่นๆ อีกมากมายยังมี MS26 เช่น ข้าว ข้าวฟ่าง ข้าวสาลี และข้าวฟ่าง ดังนั้นวิธีการใหม่นี้จึงสามารถนำไปใช้กับพืชผลอื่นๆ ได้อย่างง่ายดาย หรือแม้แต่ยีนที่กำหนดความอุดมสมบูรณ์อื่นๆ ในพืชผล เขากล่าวเสริม
“ในเชิงเทคโนโลยี เราอยู่ไม่ไกลจากแอปพลิเคชันขนาดใหญ่ แต่มีขั้นตอนที่เราต้องดำเนินการก่อนที่จะได้รับการอนุมัติสำหรับการผลิตเชิงพาณิชย์” Xie กล่าว
ที่มา: Cell Press สล็อตแตกง่าย
