Utilizarea tehnologiilor de ameliorare genetică pentru a creşte productivitatea și a reduce dependenţa de substanţele chimice de sinteză este o parte esenţială a viitorului producţiei durabile de alimente.

Noile tehnici de editare a genelor ar putea revoluţiona modul în care oamenii de ştiinţă dezvoltă seminţe de plante mult mai performante, rezistente la boli şi dăunători, reducând mult timpul necesar pentru a obţine noi soiuri. Vă prezentăm șase tehnologii pe care amelioratorii le au astăzi la dispoziţie…

1. Hibridare convenţională.                                                                                                                                                                                                         Timp de milenii, încrucişarea tradiţională a fost coloana vertebrală a îmbunătăţirii geneticii culturilor agricole. De exemplu, polenul dintr-o plantă este plasat pe partea feminină a florii alteia, ceea ce duce la producerea de seminţe care sunt hibrizi ai celor doi părinţi. Apoi, amelioratorii selectează plantele care au trăsăturile benefice pe care le caută pentru a trece la generaţia următoare. Anumite soiuri de mere, printre care şi Honeycrisp, au fost dezvoltate în acest fel – mii de copaci hibrizi au fost creaţi, crescuţi şi testaţi pentru a obţine o varietate nouă, cu o combinaţie de gene care nu a existat înainte. Ameliorarea plantelor în zilele noastre presupune adesea utilizarea de markeri genetici pentru a accelera procesul de selecţie şi a încorpora gene din soiuri sălbatice sau specii apropiate.                                                                                                                                                       
2. Mutageneză.                                                                                                                                                                                                         În natură, adesea apar noi trăsături prin mutaţii spontane. În secolul trecut, acest proces a fost imitat de oamenii de ştiinţă, care au folosit substanţe chimice de mutaţie (cum ar fi metansulfonatul de etil) sau radioactivitatea pentru a genera mutaţii aleatorii la plante şi ulterior screeningul pentru a obţine trăsături noi sau dorite. Ameliorarea prin mutaţie încă joacă un rol important pentru îmbunătăţirea culturilor. Soiurile de grapefruit Ruby Red şi Star Ruby au fost dezvoltate folosind radiaţii ionizante. Rezultatul a fost că s-au obţinut fructe cu miezul roşu. Mutaţiile se petrec într-un ritm destul de constant şi pot apărea de fiecare dată când o celulă se divide. Deşi avem tendinţa de a considera mutaţiile ca evenimente negative asociate bolilor genetice, unele mutaţii sunt chiar benefice. În natură, mutaţiile permit plantelor să dezvolte rezistenţă la dăunători sau, în cazul buruienilor, la pesticide. Procesul este totuşi lent.                                                                                                   
3. Poliploidie.                                                                                                                                                                                                  Majoritatea speciilor au două seturi de cromozomi, câte unul moştenit de la fiecare părinte. Aceasta este cunoscută sub numele de diploidie. Poliploidia este apariţia a mai mult de două seturi de cromozomi. Poate apărea în mod natural, dar poliploidia poate fi indusă şi prin utilizarea substanţelor chimice. Această tehnică de modificare a culturilor este de obicei folosită pentru a creşte dimensiunea fructelor sau pentru a modifica fertilitatea acestora. Spre exemplu, pepenele verde fără seminţe are trei seturi de cromozomi şi este creat prin încrucişarea unui pepene verde cu patru seturi de cromozomi cu un alt pepene care are două seturi, făcând un pepene steril cu trei seturi de cromozomi, spre satisfacţia multora, care iubesc gustul lubeniţei însă sunt deranjaţi de prezenţa sâmburilor din miez. Soiurile de cartofi au, de asemenea, mai multe seturi diferite de cromozomi iar amelioratorii trebuie în mod obişnuit să le modifice pentru a genera noi trăsături.                                                                                                                                                                                                                           
4. Fuziune somatică.                                                                                                                                                                                                            Această tehnică de ameliorare permite încrucişări de plante care nu pot fi combinate pe cale naturală. În cazul ăsta, trăsăturile benefice pot fi mutate de la o specie la alta . prin fuzionarea protoplastelor (celule „goale” fără pereţii celulari care dau structura plantelor), reuşindu-se astfel crearea de plante din celula nou-fuzionată. Una dintre cele mai utilizate trăsături care a fost dezvoltată cu ajutorul acestui proces este transferul sterilităţii masculine între specii. Dacă avem o plantă masculină sterilă, putem face mai uşor seminţe hibride – în special pentru plantele care au flori mici şi sunt greu de încrucişat. Sterilitatea masculină a fost introdusă în varza roşie de la ridichea daikon, făcând mai uşoară producerea de seminţe hibride din această cultură.                                                                                                                                                                                                                                                                                                   
5. Transgeneză.                                                                                                                                                                                                                       Este procesul prin care se introduce una sau mai multe gene într-un organism din alt organism. Aceasta implică de obicei manipularea şi modificarea ADN-ului însuşi, pentru ca apoi să fie introdus în noul organism. Există mai multe moduri de a introduce noua genă sau de a „transforma” o plantă, cum ar fi biolistica („pistolul genic”), folosind Agrobacterium – un organism natural care introduce ADN-ul în plante sau folosind electricitate – un proces numit electroporaţie. Plantele transgenice au fost create cu multe trăsături utile, unele dintre ele fiind cultivate pe scară largă. De exemplu, papaya a fost transformată cu o genă din virusul care infectează planta tocmai pentru a o face rezistentă la acţiunea acestui virus. Alte trăsături includ rezistenţa la insecte, toleranţa la erbicide şi toleranţa la secetă. Crearea acestor culturi „transgenice” funcţionează chiar dacă genele pot proveni din orice altă specie, deoarece limbajul genetic este universal pentru toată viaţa de pe această planetă. Genele care provin din aceeaşi specie sunt numite „cisgenice” sau „intragenice”.                                                                                                                                                                                                                                                                       
6. Editare genomică.                                                                                                                                                                                                                Această tehnică constă în utilizarea unui sistem enzimatic pentru a schimba ADN-ul unei celule la o secvenţă specificată. Există diferite sisteme care pot fi utilizate pentru editarea genomului, dintre care cel mai promiţător este sistemul CRISPR-Cas9. Rapiţa tolerantă la erbicide pe bază de sulfoniluree a fost dezvoltată pentru a permite fermierilor să controleze mai bine buruienile şi să permită rotaţia culturilor. Această varietate a fost creată utilizându-se un sistem brevetat de editare a genomului cunoscut sub numele de Rapid Trait Development System (RTDS). Practic, genomul unei plante poate fi editat pentru a modifica orice genă dorită, de la introducerea de noi gene până la restaurarea alelelor „naturale” de la strămoşii culturilor actuale.

RĂMÂI CONECTAT LA NOUTĂȚILE DIN AGRICULTURA VIITORULUI!

Ferma este prima revistă de specialitate din România care interconectează sistemele fizice (revista Ferma print) şi sistemele cibernetice (site-uri, social media şi video), cu accent pe Agricultura 4.0 (era digitală a agriculturii). Click AICI și accesează articolele dedicate secţiunii Agricultura Viitorului pe www.revista-ferma.ro!

RECEPTIVITATEA FAȚĂ DE NOU

Fiecare dintre aceste șase metode are particularităţile sale, cu asemănări şi diferenţe, iar unele funcţionează mai bine pentru anumite trăsături decât pentru altele. Toate au rolul de a modifica bagajul genetic al plantei pentru a combina trăsături utile în scopul îmbunătăţirii mediului agricol. Cu toate acestea, din punct de vedere social şi politic, produsele acestor metode sunt tratate foarte diferit. În plus, pentru ca aceste inovaţii în materie de ameliorarea plantelor să capete consistenţă şi să-şi propage efectele, e nevoie de o schimbare a modului în care societatea gândeşte despre siguranţa alimentară.
Click AICI și află tot ce trebuie să știi despre organismele modificate genetic (OMG). Cum au apărut? Ce este și ce nu este un OMG? De ce sunt atât de controversate?

un articol de 
LIVIU GORDEA