Búcsú a lisztharmattól!? A génszerkesztett búzának növényvédő szer sem kell

A lisztharmat hattyúdala

A lisztharmat igazi veszedelem a búzatermesztők számára, hiszen a gomba hatalmas veszteséget jelenthet nekik. Hogy pontosan mit tesz? Megfertőzi a növényeket, megsárgítja a leveleket és visszaveti a növekedést. Azokban az országokban, ahol a lisztharmat elterjedt - például Kínában - a búzatermés akár 40 százalékát is elpusztíthatja, így a búzatermesztők számára az egyik legkárosabb és legköltségesebb kórokozó.

"A kutatók most olyan génszerkesztett búzát fejlesztettek ki, amely ellenáll a gombának, anélkül, hogy a gabona növekedését visszafogná. A csapat szerint a módszer ráadásul más növényeknél, például az eper és az uborka esetében is működhet."

"Ha az eredményeket  a további kutatások is megerősítik, az tényleg mindent megváltoztathat a búzatermesztők számára" - mondta Beat Keller növénybiológus a Zürichi Egyetemről, aki nem vett részt a kutatómunkában. "Az ilyen előrelépésekre nagy szükség van" - tette hozzá Peter van Esse, a Sainsbury Laboratórium növénypatológusa és a növénybetegségek kutatását támogató 2Blades Alapítvány alelnöke. Szerinte a vegyszerhasználat csökkentése jót tesz a környezetnek, és a betegségeknek ellenálló növények különösen hasznosak a fejlődő világ olyan gazdái számára, akiknek esetleg nincs hozzáférésük a növényvédő szerekhez.

Azokban az országokban, ahol a lisztharmat elterjedt - például Kínában - a búzatermés akár 40 százalékát is elpusztíthatja, így a búzatermesztők számára az egyik legkárosabb és legköltségesebb kórokozó. Kép: Pexels

Természetes immunitás

Egyes növények természetes módon ellenállnak a lisztharmatnak. Az 1940-es években Etiópiában vezetett expedíciók során a tudósok olyan helyi árpatípusokat fedeztek fel, melyeket nem érintett a gomba okozta betegség. De ezek a növények és a növénynemesítők által létrehozott későbbi változatok rosszul nőttek, és gyenge hozamot adtak. A nemesítőknek az 1980-as évekre folyamatos erőfeszítésekkel sikerült olyan árpatípusokat létrehozniuk, amelyek viszonylag jól ellenálltak a gombának, és elég erőteljesen növekedtek ahhoz, hogy a gazdák számára vonzóak legyenek. Ezek a továbbfejlesztett fajták figyelemre méltó sikert arattak.

"Ellentétben a növények sokféle betegséggel szembeni ellenálló képességével, amelyet a kórokozók előbb-utóbb leküzdenek, ezekben a fajtákban a lisztharmat elleni védelem évtizedekig fennmaradt."

Mindez egy MLO nevű génnek köszönhető, amely mutáció esetén valahogy megakadályozza, hogy a gomba megfertőzze az árpát, nyilvánvalóan részben azáltal, hogy a spórák behatolásakor a sejtfalak gyorsan megvastagodnak, és más, közeli sejtek önpusztulásra kényszerülnek. A búzanemesítőknek sajnos nem sikerült megismételni ezt a teljesítményt. Búzában az MLO mutációi satnya növényeket eredményeznek, amelyek általában 5 százalékkal kevesebb szemtermést adnak, mint a tipikus növények, ami elfogadhatatlan hiányosság. A gazdák még a kevéssé alacsony terméshozamú növényeket is vonakodnak elfogadni, különösen akkor, ha a gombaölő szerek elpusztíthatják a kórokozókat.

A vegyszerhasználat csökkentése jót tesz a környezetnek, és a betegségeknek ellenálló növények különösen hasznosak a fejlődő világ olyan gazdái számára, akiknek esetleg nincs hozzáférésük a növényvédő szerekhez. Kép: Pexels

Ez nem GMO, ez a CRISPR ollója

Néhány évvel ezelőtt Gao Caixia, a Kínai Tudományos Akadémia Genetikai és Fejlődésbiológiai Intézetének növénykutatója és kollégái elkezdték tanulmányozni a búza terméshozamában és betegségekkel szembeni ellenálló képességében szerepet játszó géneket.

"Génszerkesztési módszerekkel, többek között a CRISPR "genetikai olló" segítségével létrehozták ugyanazt a védőmutációt a búza MLO génjeinek hat példányában."

A módszer lehetővé teszik a kutatók számára, hogy pontosan célzott változásokat hajtsanak végre a genomban. Gyakran ezeket a változtatásokat hagyományos nemesítéssel is el lehetne érni, de mindössze hónapok helyett csak sok-sok év alatt. A génszerkesztés másik vonzereje, hogy a kormányzati szabályozó hatóságok a közelmúltban több országban is megkönnyítették a kutatók és a vállalatok számára az ilyen módon előállított növények tanulmányozását és kereskedelmi forgalomba hozatalát, míg a növények új tulajdonságainak módosítására szolgáló másik módszer - az egyik faj DNS-ének átvitele a másikba - gyakran kiterjedt vizsgálatokat és hosszadalmas felülvizsgálatokat igényel az engedélyezés előtt.

A gazdák még a kevéssé alacsony terméshozamú növényeket is vonakodnak elfogadni, különösen akkor, ha a gombaölő szerek elpusztíthatják a kórokozókat. Kép: Pexels

Ellenállás, növénymagasság

Gao génmódosított növényei a várakozásoknak megfelelően ellenálltak a lisztharmat fertőzésének, és ráadásul nagy meglepetésére a tesztnövény ugyanolyan jól növekedett, mint a nem módosított kontrollnövények az üvegházi kísérletekben. "Biztos voltam benne, hogy valami csodálatosat fedeztünk fel" - emlékezett vissza Gao. Más kutatók is megerősítették, hogy az üvegházi kísérletek és a laboratóriumi adatok ígéretesnek tűnnek. "Szerintem mindez hihető. És jó kiindulópont" - mondta Ralph Panstruga, az RWTH Aachen Egyetem növénymolekuláris biológusa. A csapat a génszerkesztett búza növekedését korlátozott számú szántóföldi kísérletekben is összehasonlította a hagyományos fajtákéval.

"A módosított növények pedig ugyanolyan magasra nőttek, mint más búzafajták, és amikor a kutatók megszámolták a parcellákból származó mintegy 30 növény mindegyikén a szemmagokat, nem volt statisztikailag szignifikáns különbség."

Keller ugyanakkor figyelmeztetett rá, hogy a búza terméshozamát nem lehet megbízhatóan meghatározni az egyes növények mérésével, hanem minimum néhány négyzetméteres parcellák betakarítása kell hozzá. "Egy búzanemesítő erre azt mondaná, hogy mindez nagyon szép, de most már parcellaszinten kellene kimutatni".

Mielőtt bármilyen génszerkesztett búza kikerülhetne a kínai gazdákhoz, az új fajtákat a Kínai Mezőgazdasági minisztériumnak még jóvá kell hagynia. Kép: Pexels

A véletlen szerepe

Mélyebbre ásva a saját maguk által módosított növények genomjában, Gao és kollégái kimutatták, hogy a szerkesztés véletlenül nemcsak egy MLO gén egy részét távolította el, hanem egy nagyobb DNS-szakaszt is az egyik kromoszómából. Ez azt eredményezte, hogy a közelben lévő TMT3 nevű gén aktívabbá vált, és ez az, ami valahogy a megszokott szinten tartja a növény növekedését. A gén egy olyan fehérjét kódol, amely a cukormolekulák szállításában vesz részt, de hogy hogyan győzi le az MLO mutáció okozta terméskiesést, az továbbra is rejtély. Továbbra is izgatott vagyok e meglepő felfedezés miatt"  - mondta el Gao.

"A TMT3 számos más növényfajban is megtalálható, ezért Gao és kollégái meg fogják kísérelni a szamóca, a paprika és az uborka génszerkesztését is, melyek szintén nagyon érzékenyek a lisztharmatra."

A kutatók közben génszerkesztettek négy különböző, a kínai gazdák által kedvelt búzafajtát is, melyek terméshozamát nagyobb szántóföldi kísérletekkel fogják tesztelni. Mielőtt bármilyen génszerkesztett búza kikerülhetne a kínai gazdákhoz, az új fajtákat a Kínai Mezőgazdasági minisztériumnak még jóvá kell hagynia. Gao optimista, szerinte a minisztérium új irányelvei a génmódosított növények jóváhagyásáról "egyértelmű utat biztosítanak majd" a kereskedelmi forgalomba hozatalhoz.

(Forrás: science)