Utilizarea organismelor modificate genetic rămâne o practică extrem de controversată, cel puţin în UE. Dar folosind „editarea genetică”, s-ar putea obţine specii de plante mult mai productive şi rezistente la factorii de mediu.
Cartoful joacă un rol important în securitatea alimentară, fiind cea mai importantă cultură alimentară după cereale şi un înlocuitor pentru culturile de cereale, având în vedere randamentul ridicat şi valoarea lui nutritivă mare.
Şi pentru cartof sunt derulate numeroase proiecte de editare genetică care îşi propun să crească rata fotosintezei pentru a creşte randamentul, eficienţa utilizării apei şi toleranţa la secetă. Cu ajutorul editării genetice se pot „elimina” genele ţintă care codifică anumite enzime responsabile de transportul substanţelor nedorite. Acest proces implică modificări precise ale genomului unui organism, folosind tehnici precum CRISPR-Cas 9, dar fără a introduce ADN străin. Prin urmare, este posibil ca editarea genetică să nu fie reglementată ca o metodă de modificare genetică a organismelor (OMG).
Optimizarea metodelor de ameliorare a cartofului, bazate pe editarea genomului prin tehnicile CRISPR/Cas, precum şi fezabilitatea obţinerii de soiuri de cartofi editate genetic pot îmbunătăţi rezistenţa la stres, valoarea nutriţională, conţinutul de amidon şi caracteristicile la depozitare şi procesare ale cartofului.
Provocări în cultura cartofului
• Stresul abiotic. Răspunsurile soiurilor de cartofi la stresul abiotic, cum ar fi seceta, salinitatea, temperatură scăzută şi temperatură ridicată sunt variabile, în special în ceea ce priveşte genotipul specific şi durata şi severitatea stresului.
• Stresurile biotice, cum ar fi dăunătorii şi bolile, generează pierderi de randament de până la 88%, iar plantele suferă de boli cauzate de mai mulţi agenţi patogeni. Productivitatea şi calitatea tuberculilor de cartof depind de tratamentul agrotehnic şi de toleranţa/sensibilitatea la multipli factori de stres. În plus, mai mulţi factori post-recoltare pot afecta calitatea tuberculilor şi valoarea de procesare.
Editarea genelor în practică
Combinând mai multe tehnici de biotehnologie, oamenii de ştiinţă au observat creşterea ratei fotosintezei cu cel puţin 20-25% la cartof.
„Cartofii sunt culturi C3, aşa că în anumite condiţii de lumină încep un proces numit fotoprotecţie, care limitează fotosinteza. Când condiţiile se schimbă, planta nu se poate recupera rapid. Prin editarea genetică a culturilor putem depăşi această problemă, supraexprimând anumite enzime pentru a reduce fotoprotecţia şi pentru a accelera recuperarea”, afirmă Jonathan Menary, cercetător la Universitatea din Oxford.
Cartofii modificaţi prin tehnici de editare genetică pentru a creşte randamentul şi rezistenţa la secetă ar putea fi „gata” până în 2025. Detalii, într-un articol publicat de cotidianul britanic Farmers Weekly!
Tehnica de editare a genomului CRISPR/Cas
Sistemul CRISPR/Cas are avantajele unei tehnici relativ uşor de aplicat, eficienţă ridicată şi costuri reduse, ceea ce arată uriaşul potenţialul în creşterea cartofilor. Cartoful cultivat este tetraploid, heterozigot şi înmulţit vegetativ. Prin urmare, dezvoltarea de noi soiuri folosind metode tradiţionale de ameliorare implică un efort pe termen lung. Sistemul CRISPR/Cas este aplicat pentru a îmbunătăţi ameliorarea genetică şi caracteristicile agricole ale cartofilor şi a demonstrat un mare potenţial în accelerarea reproducerii, creşterea randamentului, optimizarea calităţii şi îmbunătăţirea rezistenţei la stres.
Proiectul PhotoBoost
Iniţiativa, cunoscută sub numele de PhotoBoost, vizează o creştere cu 20-25% a performanţei fotosintetice, ceea ce ar putea duce la o creştere cu 30% a biomasei plantelor. Proiectul finanţat de UE se bazează pe o serie de discipline de inginerie genetică şi se concentrează pe şase puncte cheie pentru îmbunătăţirea performanţei fotosintetice:
1. Optimizarea eficienţei reacţiei la lumină;
2. Proiectarea unui bypass fotorespirator;
3. Integrarea mecanismelor proprii algelor de concentrare a dioxidului de carbon;
4. Optimizarea relaţiei sursă-rezervă/depozit (sink);
5. Îmbunătăţirea eficienţei utilizării apei;
6. Integrarea unui mecanism de captare a oxigenului;
Citeşte mai mult despre proiectul PhotoBoost!
Paradigma relaţiei „source-sink”
În biologie, paradigma de limitare sursă-depozit pentru creşterea plantelor susţine că creşterea poate fi limitată fie de activitatea sursei, adică de cantitatea de carbon (C) pe care plantele sunt capabile să o preia prin fotosinteză, fie de puterea de absorbţie, adică de cantitatea de carbon pe care plantele sunt capabile să-l folosească în creştere.
În biologie, zonele de creştere activă şi zonele de depozitare sunt denumite „sink”. De exemplu, frunzele acţionează ca surse (de carbon) atunci când planta şi-a încheiat complet creşterea, dar acţionează ca zone de depozit în timpul dezvoltării lor.
O altă modalitate de a optimiza fotosinteza este evitarea unui proces numit „fotorespiraţie”. Enzima Rubisco este responsabilă pentru fixarea dioxidului de carbon şi transformarea acestuia în zaharuri. Fotorespiraţia consumă din energia plantei.
REZISTENŢA LA MUCEGAIURI
Noi soiuri de cartof din ce în ce mai rezistente la mucegai apar permanent pe piaţă. În condiţiile unor reglementări stricte, la nivel european, privind conţinutul admis de cupru, Arvalis reaminteşte că este necesar să se combine mijloace de acţiune. Cu toate acestea, pârghia varietală este promiţătoare: „Noile soiuri sunt în cea mai mare parte foarte rezistente la mucegai”, a declarat Cyril Hannon, în cadrul unei zile tehnice organizate de Arvalis şi ITAB (Institutul Tehnic de Agricultură Ecologică).
Arvalis monitorizează rezistenţa la mucegai în contaminarea naturală a 30 de soiuri vechi şi noi, pe un teren de testare situat în Haudeville (Loiret, Franţa). „Infestarea noilor soiuri apare în jurul datei de 25 iulie, adică cu aproximativ douăzeci de zile mai târziu decât la soiurile Agata, Bintje sau Charlotte, de exemplu, care sunt mai sensibile. Printre cele mai rezistente soiuri identificate se numără Maiwen, Delila, Passion, Rackam, Zen, Kelly, Tentation, Coquine, Cephora şi Makhaï”, se afirmă în studiul Arvalis.
Află detalii despre cele mai rezistente soiuri de cartofi!
un articol de
GHEORGHE GHIŞE
