"Геномын засварлах арга нь уламжлалт сонголтын аргуудтай зөрчилдөх ёсгүй. "Энэ бол шинэ хэрэгсэл" гэж ургамлын стресс эсэргүүцэх лабораторийн эрхлэгч онцлон тэмдэглэв Бүх Оросын Хөдөө аж ахуйн биотехнологийн судалгааны хүрээлэн (VNIISB) Василий Таранов. – Нэгэн цагт мэс засалчид хутгаар мэс засал хийдэг байсан, дараа нь тэд гарч ирдэг хусуур, дараа нь лазер. Мэс засал хийх бүрэн өөр сонголтууд боломжтой болсон. Тиймээс генийн инженерчлэл нь ямар нэг зүйлийг авч, сайжруулах хэрэгслийг санал болгодог боловч урьд өмнө хэрэглэж байсан бүх зүйлийг хүчингүй болгож, орлуулахгүй."
Бүх Оросын Хөдөө Аж Ахуйн Биотехнологийн Судалгааны Хүрээлэн (VNIISB) нь ургамлын стрессийг тэсвэрлэх лабораторийг ажиллуулдаг бөгөөд ажил нь абиотик ба биотик стресст ургамлын эсэргүүцлийг тодорхойлдог генийг хайх, геномыг засварлах гэсэн хоёр үндсэн чиглэлээр явагддаг. стресс эсэргүүцэх чадварыг нэмэгдүүлэхийн тулд таримал ургамлын . Эрдэмтдийн судалгааны салбарт төмс, ил задгай хүнсний ногоо ордог.
Лабораторийн эрхлэгч Василий Таранов, ахлах судлаач Марина Лебедева нартай сүүлийн үеийн технологийн онцлог, давуу тал юу болох, тэдгээр нь ямар үр дүнд хүрч болох, лабораторийн эрдэмтэд Оросын хөдөө аж ахуйн үйлдвэрлэгчдийн ямар асуудлыг шийдвэрлэхэд ашиглаж байгаа талаар ярилцаж байна.
– Өнөөдөр сонгон шалгаруулалтыг хурдасгах хэрэгтэй гэж их ярьж байна. Геномыг засварлах арга нь үүнийг хийх боломжийг олгодог гэж үздэг. Энэ бол үнэн?
V.T.: Биотехнологийн аргууд нь сонгон шалгаруулалтыг хурдасгах төдийгүй эрдэмтдийн чадавхийг өргөжүүлэхэд тусалдаг гэж хэлэх нь илүү зөв байх болно. Төрөл бүрийн зүйл дээр ажиллах үйл явц нэлээд урт хэвээр байгаа тул бид тодорхой амьдралын мөчлөгтэй ургамлын тухай ярьж байна.
Гэхдээ мэргэжилтнүүд үржүүлгийн уламжлалт аргыг ашиглан маш хэцүү (хэрэв боломжгүй бол) үр дүнд хүрэх боломжтой болно.
Геномын засварын тусламжтайгаар бид төрөл бүрийн тодорхой шинж чанарт шууд нөлөөлдөг мутацийг зориудаар нэвтрүүлж, эдийн засгийн хувьд үнэ цэнэтэй шинж чанаруудын иж бүрдлийг өөрчлөхгүй хэвээр үлдээж чадна.
М.Л.: Бид уламжлалт үржлийн аргыг ашиглан зэрлэг төмсний эсэргүүцлийн генийг таримал сортдоо нэвтрүүлэхийг хүсч байна гэж төсөөлөөд үз дээ. Үүнийг хийхийн тулд үржүүлэгч нь соёлын тодорхой шугам бүхий "зэрлэг" -ийг хэд хэдэн хөндлөн огтлолцол хийдэг. Асуудал нь эсэргүүцлийн генийн хамт бусад бүх "зэрлэг" генүүд сорт руу шилждэг бөгөөд энэ нь ихэвчлэн хүсээгүй байдаг. Генийн инженерчлэл нь зөвхөн нэг хүссэн генийг авах/өөрчлөх боломжийг олгодог.
– Геномыг засварлах арга нь 10 орчим жил мэдэгдэж байгаа ч арилжааны үр дүнг хараахан өгөөгүй байна гэсэн байр суурь байдаг.
V.T.: Энэ нь бүхэлдээ үнэн биш юм. Дэлхийд тэргүүлэгч үржлийн компаниуд геном засварлах аргыг ашигладаг бөгөөд үүнийгээ нуудаггүй. Гэвч тэд яг юу хийж, ямар үр дүнд хүрдгийг бид мэдэхгүй.
Уламжлалт аргаар олж авсан ургамлыг генийн инженерийн аргаар боловсруулсан ургамлыг зах зээлд гаргах нь илүү үнэтэй байдаг тул ололт амжилтыг сурталчлахгүй. Мөн заримдаа үүнийг хийх боломжгүй юм.
Үүний зэрэгцээ одоо байгаа аргуудыг ашиглан тодорхой сортыг бий болгохын тулд геномын засварыг ашигласан гэдгийг батлахад маш хэцүү байдаг.
Туршилтын явцад мэргэжилтнүүд организмын геном дахь маркерын дарааллыг хайж олох бөгөөд хэрэв байгаа бол ургамлыг генетикийн хувьд өөрчлөгдсөн гэж хүлээн зөвшөөрөх болно. Гэхдээ геномын засварын тусламжтайгаар геномд юу ч нэвтэрдэггүй тул юу ч олж чадахгүй.
Өөрчлөлт нь ихэвчлэн нэг генд төдийгүй генийн тодорхой газар, нэг нуклеотид, нэг үсэгт нөлөөлдөг. Үлдсэн хэдэн тэрбум үсэг нь өмнөх шигээ үлддэг. Ургамлыг засварласан эсэхийг тодорхойлохын тулд алдааг арилгахын тулд стандартаас арав дахин их хамрах хүрээтэй геномыг бүхэлд нь унших хэрэгтэй. Хэн ч ийм их хэмжээний, маш үнэтэй дүн шинжилгээ хийхгүй бөгөөд үржүүлэгч нь мутагенез эсвэл уламжлалт сонголтоор ургамлыг олж авсан гэж үргэлж хэлж чадна.
- М.Л.: Ерөнхийдөө геном засварлах, ялангуяа эдгээр технологийг ургамал дээр ашиглах туршлага бол нэлээд сүүлийн үеийн түүх юм.
Ямар нэг онцлог шинж чанарыг өөрчлөхийн тулд яг юу, хэрхэн засахаа мэдэх хэрэгтэй. Ургамлын шинж чанарыг генээр тодорхойлдог бөгөөд ихэнхдээ генийн багц бөгөөд тэдгээрээс засварлахад тохиромжтой зорилтуудыг сонгох шаардлагатай байдаг. Гэхдээ сонирхлын шинж чанарыг бий болгоход хувь нэмэр оруулдаг тодорхой генүүдийн үйл ажиллагаа, зохицуулалтыг тодруулах нь нарийн төвөгтэй бөгөөд ихэвчлэн урт хугацааны судалгаа шаарддаг. Амьтан, хүнтэй харьцуулбал бид ургамлын шинж чанарын олон молекул механизмыг (жишээлбэл, эсэргүүцэл, бүтээмж гэх мэт) сайн мэдэхгүй гэж хэлж болно. Үүний зэрэгцээ ургамлын геномууд нь илүү том, илүү төвөгтэй байдаг бөгөөд энэ нь даалгаврыг огт хялбаршуулдаггүй. Гэсэн хэдий ч ургамлын биологийн суурь судалгаагаар маш их зүйлийг мэддэг бөгөөд үүнийг ойлгох тусам бидний өөрчлөлт хийх боломж улам бүр нэмэгддэг.
Нэмж дурдахад бид тодорхой шинж чанаруудыг засах боломжтой боловч шинэ сортуудыг зах зээлд нэвтрүүлэхгүй байх аргын талаар ярьж байна, энэ нь зарим хурдацтай байсан ч олон жил шаардагддаг.
– Биотехнологичид генийн засвар хийдэг үү? Тэд ажлын бодит чиглэлийг (засварлах зорилго) хэрхэн тодорхойлох вэ?
V.T.: Биотехнологич нь сонгосон ургацаа амжилттай үржүүлэгчтэй хамтран ажиллах ёстой бөгөөд хамгийн тохиромжтой нь бусад мэргэжилтэн үйлдвэрлэгчдийг татан оролцуулах ёстой. Үржүүлэгч нь тариаланчидтай хамт үүрэг даалгавар өгдөг, үржүүлэгч нь тохиромжтой генотипийг сонгоход тусалдаг. Бид эргээд биохимич, генетикчтэй зөвлөлдөж, энэ үндсэн дээр юу санал болгож чадах вэ гэж боддог (шаардлагатай шинж чанарууд нь биологийн үүднээс үргэлж хангалттай судлагддаггүй). Бид үнэхээр юу хийж чадахаа харж, ажлынхаа үе шатыг хийж, үржүүлсэн шугамыг үржүүлэгчид буцааж өгч, үржүүлэгч үр дүнг нь сорт руу авчирдаг.
- Геном засварлах нь үнэтэй технологи мөн үү?
V.T.: Ургамлыг олж авах зардал нь ургацын хэмжээ, үр дүнд бий болсон ургамлыг засварласан эсвэл трансгентэй эсэхээс хамаарна.
Хэрэв бид тоног төхөөрөмжийн талаар ярих юм бол вирусгүй материал олж авах, микроклонжуулах чиглэлээр аль хэдийн ажиллаж байгаа компанийн хувьд геном засварлах тоног төхөөрөмж, урвалж худалдаж авахад харьцангуй бага зардал гарах болно. Ийм ажлыг эхлүүлэхэд саад болж байгаа зүйл бол асар их хэмжээний хөрөнгө оруулалт биш, харин мэргэшсэн боловсон хүчний дутагдал байж болох юм. Ийм нарийн мэргэшсэн ажлыг хариуцаж, гүйцэтгэх хүн тун цөөхөн.
Зардалдаа эргэн ороход: энэ чиглэлээр технологийн дэвшил маш хурдан байна. 2012 онд CRISPR/Cas9 (бактерийн дархлааны системд суурилсан дээд организмын геномыг засварлах технологи) нээсэн үед геномын засварлах аргууд, одоо байгаа арга нь маш өөр юм. Үйл ажиллагааны үр ашиг жилээс жилд нэмэгдэж, зардал буурч байна.
М.Л.: Үүнийг хүний геномын дараалал тогтоох төсөлтэй харьцуулж болно. Хүний анхны геномыг олон улсын консорциум 10 жилийн турш 2.7 тэрбум доллараар эрэмбэлсэн нь ердөө л 90-ээд онд ийм технологитой байсан юм. Одоогоор хүний бүрэн геномын дараалал тогтооход 1000 доллар хүрэхгүй зардал гарч, хоёр өдөр шаардлагатай.
– Танай лабораторийн тухай яриагаа үргэлжлүүлье, суурь шинжлэх ухаан эсвэл хавсарга судалгаанд төвлөрдөг үү?
V.T.: Бид хоёуланг нь хийхийг хичээдэг. Анх суурь зүйлд нэн тэргүүнд тавигддаг байсан бол одоо бид бүтээн байгуулалтаа практикт хэрэгжүүлэхийг хичээж байна.
Одоогийн байдлаар, жишээ нь, бид Y вирусын төмс эсэргүүцэх механизмыг судалж байна. Энэ нь суурь ажил нь маш их, гэхдээ амжилттай бол үр дүн нь тэсвэртэй сорт сонгох нь маш сонирхолтой байх болно.
М.Л.: Суурь болон хэрэглээний шинжлэх ухаан нь хоорондоо нягт холбоотой бөгөөд нэг нь нөгөөгүйгээр оршин тогтнох боломжгүй юм. Хэрэв бид вирус нь ургамалтай хэрхэн харьцаж, ямар уурагтай харьцдагийг мэдэхгүй бол ургамлыг тэсвэртэй болгохын тулд тэдгээрийг өөрчлөх боломжгүй болно.
Бид 2018 оноос хойш Y вирусын талаар судалгаа хийж байгаа бөгөөд одоо ойрын хэдэн жилийн дотор эсэргүүцлийн томъёог олж авах, ирээдүйд шаардлагатай практик үр дүн болох төмсний ургамал вирусын уураг нийлэгжүүлэхгүй байх болно гэдэгт ойртож байна. вируст тэсвэртэй байх болно.
– Та Оросын үржлийн компаниудтай хамтран ажилладаг уу?
V.T.: Төмсний талаар бид залуу үржүүлэгч Мария Поляковатай хамтран ажиллаж, Төмсний холбооны мэргэжилтнүүдтэй идэвхтэй харилцаж, нэрэмжит Төмсний холбооны судалгааны төвтэй холбоо тогтоож байна. А.Г. Лоржа. Байцааны хувьд бид Оросын Улсын Аграрийн Их Сургууль-Москвагийн нэрэмжит Хөдөө аж ахуйн академийн үржүүлэгчид, үр тариалагчидтай харилцдаг. К.А. Тимирязев Григорий, Сократ Монахос нар. Мөн бид энэ чиглэлээр юу хийж байгаа бол бид тэднээр бүрэн удирддаг.
– Мөн дахин вирусын тухай. Марина Валерьевна, таны шинжлэх ухааны сонирхолд зөвхөн вирус хамаарахгүй Y. Та 2023 онд ОХУ-ын Шинжлэх ухааны сангийн буцалтгүй тусламжаар “Таримал төмсний (Solanum tuberosum L.) виромыг өндөр бүтээмжтэй дарааллын аргаар судлах” төслийн судалгааг хийсэн. Энэ сэдэв яагаад сонирхолтой вэ?
М.Л.: Төмс нь бусад олон ургамлуудаас илүүтэйгээр вегетатив аргаар үржүүлдэг тул вируст өвчнөөр өвчилдөг. Вирус нь булцуунд хуримтлагдаж, хойч үедээ дамждаг тул вирусын ачаалал байнга нэмэгддэг. Төмс муудаж байна гэж хэлэхэд яг энэ тухай ярьж байна.
Вирус нь идэвхгүй систем биш бөгөөд тэд эзэн ургамал болон бие биетэйгээ идэвхтэй харьцдаг. Нэг өвөрмөц вирусээр өвчилсөн ургамал өөр вирусээр халдварлах боломжгүй тохиолдол байдаг. Зөвхөн ургамлыг халдварладаггүй вирусууд байдаг, тэд зөвхөн бусад вирусуудтай хамтран ажилладаг. Саяхан ургамлыг ган гачигт тэсвэрлэхэд тусалдаг вирусын хэлбэрийг тодорхойлсон бүтээл хэвлэгджээ. Ийм гэнэтийн шилжилт паразитизмаас мутуализм руу шилжсэн.
Төмс дээр вируст өвчинтэй тэмцэх үр дүнтэй химийн бодис байдаггүй. Түүний эрүүл мэндийг сайжруулахын тулд нэлээд нарийн төвөгтэй, хамгийн чухал нь үнэтэй аргуудыг боловсруулсан: in vitro өсгөвөрлөх замаар бичил булцуу авах. Гэвч үр дүн нь хэдхэн үе л үлддэг. Бусад шийдлийг олохын тулд та вирусын шинж чанарыг илүү нарийвчлан судлах хэрэгтэй, тиймээс судалгаа нь маш их хамааралтай юм.
– ГОСТ 33996-2016 “Үрийн төмс. Чанарыг тодорхойлох техникийн нөхцөл, аргууд" гэсэн таван вирусыг жагсаасан болно (PVK - төмсний вирус; SBK - S төмсний вирус; MVK - M төмсний вирус; YBK - Y төмсний вирус; VSLK - навч буржгар вирус. төмс) ба нэг вироид (PSTV - төмсний булцууны вироид). Та тэдэнд анхаарлаа хандуулах уу?
М.Л.: Миний төсөл ОХУ-д төмсөнд байдаг вирусыг (вирусын цуглуулга) судлахын тулд өндөр үр ашигтай аргуудыг ашиглах зорилготой юм. Энэ нь нэг ургамал дээр янз бүрийн вирусын ямар цогцолбор олддог вэ, мөн эдгээр вирүсийн тархалтын хувьд ч сонирхолтой юм.
Төмсөөс олдсон нийтдээ 50 гаруй вирус дэлхийд мэдэгдэж байна. ГОСТ-д жагсаасан хүмүүс хамгийн аюултай нь бөгөөд үүнээс гадна тэдгээр нь тодорхой гадаад шинж тэмдгүүдтэй байдаг. Иймээс мозайк үхжил нь Y вирусын халдварын нийтлэг илрэл бөгөөд навч буржгар вирус байгаа эсэхийг навчны ирний өвөрмөц хэв гажилтаар тодорхойлж болно.
Гэхдээ фенотип байдлаар илэрдэггүй олон вирус байдаг, гэхдээ тэдгээр нь үр тарианд нөлөөлдөг. Тэднийг нээх нь ховор, гэхдээ хайдаггүй учраас л.
Жишээлбэл, би Бүх Оросын Ургамал Хамгаалах Судалгааны Хүрээлэнгийн (VIZR) хамтран ажиллагсдын ажлыг дурдаж болно. 2019 онд тэд Орост төмсний вирүс Р илрүүлсэн тухай нийтлэл нийтэлсэн. Өмнө нь зөвхөн Өмнөд Америкт тархсан гэж үздэг байсан.
Бид "гудамжны гэрлийн доор" гэрэл гэгээтэй газар биш, хараахан харж амжаагүй байгаа газрыг харвал юу олж мэдэх вэ гэдэг асуулт юм.
-Судалгаагаа хаана явуулах вэ?
М.Л.: Тэтгэлгийн нөхцлийн дагуу төсөл хоёр жил үргэлжилнэ. Өнгөрсөн жил бид Тула мужийн төмсний фермтэй хамтран ажиллаж, материал цуглуулж, янз бүрийн сорт, нөхөн үржихүйн чиглэлээр ажилласан. Энэ жил бид бусад бүс нутгуудаар явж тэнд ямар вирус илэрсэн талаар үзнэ.
Судалгааны үр дүнг 2025 онд нэгтгэн дүгнэж, бид Оросын төмс тариалагчдад энэ тухай заавал хэлэх болно.