"Genomni tahrirlash usuli an'anaviy tanlash usullariga zid bo'lmasligi kerak. "Bu juda yangi vosita", deb ta'kidlaydi o'simliklarning stressga chidamliligi laboratoriyasi rahbari Butunrossiya qishloq xo'jaligi biotexnologiyalari ilmiy-tadqiqot instituti (VNIISB) Vasiliy Taranov. - Bir vaqtlar jarrohlar pichoq bilan operatsiyalarni bajarishgan, keyin ular paydo bo'lgan skalpellar, keyin lazerlar. Jarrohlik uchun mutlaqo boshqa variantlar mavjud bo'ldi. Shunday qilib, genetik muhandislik biror narsani olish va yaxshilash mumkin bo'lgan vositani taklif qiladi, lekin u ilgari ishlatilgan hamma narsani bekor qilmaydi yoki almashtirmaydi.
Butunrossiya qishloq xo'jaligi biotexnologiyalari ilmiy-tadqiqot institutida (VNIISB) o'simliklarning stressga chidamliligi laboratoriyasi ishlaydi, uning ishi ikkita asosiy yo'nalishda amalga oshiriladi: o'simliklarning abiotik va biotik stressga chidamliligini aniqlaydigan genlarni izlash va genomni tahrirlash. madaniy o'simliklarning stressga chidamliligini oshirish uchun. Olimlarning tadqiqot yo‘nalishi kartoshka va ochiq yerdagi sabzavotlarni o‘z ichiga oladi.
Biz laboratoriya boshlig'i Vasiliy Taranov va katta ilmiy xodim Marina Lebedeva bilan eng yangi texnologiyalarning xususiyatlari va afzalliklari nimada, ular qanday natijalarga erishishlari mumkinligi va laboratoriya olimlari tomonidan Rossiya qishloq xo'jaligi ishlab chiqaruvchilarining qanday muammolarini hal qilish uchun foydalanilayotgani haqida suhbatlashamiz.
– Bugun tanlov jarayonini tezlashtirish zarurligi haqida ko‘p gapirilmoqda. Genomni tahrirlash usuli buni amalga oshirishga imkon beradi, deb ishoniladi. Ha shunaqa?
V.T.: Biotexnologik usullar selektsiyani tezlashtirishga emas, balki olimlarning imkoniyatlarini kengaytirishga yordam beradi, desak to'g'riroq bo'ladi. Xilma-xillik ustida ishlash jarayoni hali ham uzoq davom etmoqda, chunki biz ma'lum bir hayot aylanishiga ega bo'lgan o'simliklar haqida gapiramiz.
Ammo mutaxassislar an'anaviy naslchilik usullaridan foydalangan holda erishish juda qiyin (agar imkonsiz bo'lsa) natijalarga erishishlari mumkin bo'ladi.
Genomik tahrirlash yordamida biz iqtisodiy qimmatli belgilar majmuasining qolgan qismini o'zgarmagan holda turning o'ziga xos xususiyatiga bevosita ta'sir qiluvchi mutatsiyani maqsadli ravishda kiritishimiz mumkin.
M.L.: Tasavvur qiling-a, biz an'anaviy naslchilik usullaridan foydalangan holda yovvoyi kartoshkaning qarshilik genini ekiladigan navimizga kiritmoqchimiz. Buning uchun selektsioner ma'lum madaniy yo'nalishlar bilan "vahshiy" ning bir qator xochlarini amalga oshiradi. Muammo shundaki, qarshilik geni bilan bir qatorda boshqa barcha "yovvoyi" genlar navga o'tkaziladi, bu ko'pincha juda istalmagan. Genetika muhandisligi faqat bitta kerakli genni olish/o'zgartirish imkonini beradi.
- Genomni tahrirlash usuli taxminan 10 yildan beri ma'lum bo'lishiga qaramay, hali sezilarli tijorat natijalarini bermagan degan nuqtai nazar mavjud.
V.T.: Bu mutlaqo to'g'ri emas. Dunyoning yetakchi naslchilik kompaniyalari genom tahriridan foydalanadi va buni yashirmaydi. Lekin ular aniq nima qilishlari va qanday natijalarga erishishlarini bilmaymiz.
Yutuqlar reklama qilinmaydi, chunki an'anaviy ravishda olinganidan ko'ra, genetik muhandislik usullari yordamida qayta ishlangan o'simlikni bozorga olib chiqish qimmatroq. Va ba'zida buni qilish shunchaki imkonsizdir.
Shu bilan birga, genomni tahrirlash mavjud usullardan foydalangan holda ma'lum bir nav yaratish uchun ishlatilganligini isbotlash juda qiyin.
Sinov davomida mutaxassislar organizm genomidagi markerlar ketma-ketligini izlaydilar, agar u mavjud bo'lsa, o'simlik genetik jihatdan o'zgartirilgan deb tan olinadi. Ammo genomik tahrirlash bilan genomga hech narsa kiritilmaydi, shuning uchun hech narsa topib bo'lmaydi.
O'zgarishlar ko'pincha bitta genga emas, balki gendagi ma'lum bir joyga, tom ma'noda bitta nukleotidga, bitta harfga ta'sir qiladi. Qolgan milliardlab harflar esa avvalgidek qoladi. O'simlik tahrirlanganligini aniqlash uchun xatoni bartaraf qilish uchun uning butun genomini o'qib chiqishingiz kerak, qamrovi standartdan o'n baravar yuqori. Hech kim bunday hajmli va juda qimmat tahlil qilmaydi va selektsioner har doim o'simlikni mutagenez yoki an'anaviy tanlov yordamida olganligini aytishi mumkin.
- M.L.: Umuman olganda, genomni tahrirlash va ayniqsa, ushbu texnologiyalarni o'simliklarda qo'llash tajribasi juda yaqinda paydo bo'lgan voqea.
Xususiyatni o'zgartirish uchun siz aniq nima va qanday tahrir qilishni bilishingiz kerak. O'simlik xususiyatlari genlar bilan belgilanadi, ko'pincha genlar to'plami, ulardan tahrirlash uchun mos maqsadlar tanlanishi kerak. Ammo qiziqish xususiyatlariga hissa qo'shadigan o'ziga xos genlarning funktsiyalari va tartibga solinishini tushuntirish murakkab va ko'pincha uzoq tadqiqotlarni talab qiladi. Hayvonlar va odamlar bilan solishtirganda, biz o'simlik belgilarining ko'pgina molekulyar mexanizmlarini (masalan, qarshilik, mahsuldorlik va boshqalar) yaxshi bilmasligimizni aytishimiz mumkin. Shu bilan birga, o'simlik genomlari kattaroq va murakkabroq bo'lib, bu vazifani umuman soddalashtirmaydi. Biroq, o'simliklar biologiyasidagi fundamental tadqiqotlar orqali ko'p narsa allaqachon ma'lum va biz buni qanchalik ko'p tushunsak, modifikatsiya qilish imkoniyatlari shunchalik ko'payadi.
Bundan tashqari, biz ma'lum xususiyatlarni tuzatishga imkon beradigan, ammo bozorga yangi navlarni kiritmaslikka imkon beradigan usul haqida gapiramiz, ular ustida ishlash, ba'zi bir tezlashuvga qaramay, yillar davom etadi.
– Biotexnologlar genlarni tahrirlash bilan shug‘ullanadilarmi? Ular ishning haqiqiy yo'nalishini qanday aniqlaydilar (tahrirlash maqsadi)?
V.T.: Biotexnolog tanlangan ekinning muvaffaqiyatli selektsioneri bilan tandemda ishlashi va ideal holda boshqa mutaxassis ishlab chiqaruvchilarni jalb qilishi kerak. Selektsioner fermerlar bilan birgalikda vazifa qo'yadi, selektsioner mos genotiplarni tanlashga yordam beradi. Biz, o'z navbatida, biokimyogarlar va genetiklar bilan maslahatlashamiz, biz bu asosda nimani taklif qilishimiz mumkinligini o'ylaymiz (kerakli xususiyatlar biologik nuqtai nazardan har doim ham etarli darajada o'rganilmaydi). Biz aslida nima qilishimiz mumkinligini ko'rib chiqamiz, ishimiz bosqichini bajaramiz, hosil bo'lgan chiziqni selektsionerga qaytaramiz va selektsioner natijani navga keltiradi.
- Genomni tahrirlash qimmat texnologiyami?
V.T.: Bir o'simlikni olish narxi hosilga va natijada olingan o'simlikning tahrirlangan yoki transgenikligiga bog'liq.
Agar asbob-uskunalar haqida gapiradigan bo'lsak, virussiz material va mikroklonlash bilan shug'ullanadigan kompaniya uchun genomni tahrirlash uchun asbob-uskunalar va reagentlarni sotib olish nisbatan kichik miqdorni talab qiladi. Bunday ishni boshlash uchun to'siq katta miqdordagi investitsiyalar emas, balki malakali kadrlarning etishmasligi bo'lishi mumkin. Bunday ixtisoslashgan vazifani o'z zimmasiga oladigan va bajara oladigan juda kam odam bor.
Va xarajatlarga qaytish: bu sohada texnologik taraqqiyot juda tez. Genomni tahrirlash usullari, aytaylik, 2012 yilda CRISPR/Cas9 (bakteriyalarning immun tizimiga asoslangan yuqori organizmlar genomlarini tahrirlash texnologiyasi) kashf etilganda va bizda mavjud bo'lgan narsalar juda boshqacha. Operatsion samaradorlik yildan-yilga oshib, xarajatlar kamayadi.
M.L.: Buni inson genomini sekvensiyalash loyihasi bilan solishtirish mumkin. Birinchi inson genomi xalqaro konsortsium tomonidan 10 yil davomida 2.7 milliard dollarga ketma-ketlikda bo'lgan, chunki bunday texnologiyalar 90-yillarda mavjud edi. Hozirda to'liq inson genomini sekvensiyalash 1000 dollardan kamroq turadi va bir necha kun davom etadi.
- Keling, laboratoriyangiz haqida gapirishga o'tamiz, u fundamental fanga qaratilganmi yoki amaliy tadqiqotlarmi?
V.T.: Biz ikkalasini ham qilishga harakat qilamiz. Dastlab, asosiy narsalarga ustunlik berildi, ammo hozir biz o'z ishlanmalarimizni amaliyotda qo'llashga harakat qilmoqdamiz.
Ayni paytda, masalan, kartoshkaning Y virusiga chidamliligi mexanizmlarini o'rganmoqdamiz. Bu juda ko'p fundamental ish, ammo muvaffaqiyatli bo'lsa, natija chidamli navlarni tanlash uchun juda qiziqarli bo'ladi.
M.L.: Fundamental va amaliy fanlar bir-biri bilan chambarchas bog'langan, birisiz ikkinchisi mavjud bo'lmaydi. Agar biz virus o'simlik bilan qanday ta'sir qilishini, qaysi oqsillar bilan o'zaro ta'sir qilishini bilmasak, biz ularni o'simlikka chidamli qilish uchun o'zgartira olmaymiz.
Biz 2018 yildan beri Y virusi bo'yicha tadqiqot olib bormoqdamiz va endi yaqin bir necha yil ichida qarshilik formulasini olamiz va kelajakda zarur amaliy natijaga erishamiz: kartoshka o'simligi virusli oqsillarni sintez qilmaydi, bu virusga chidamli bo'ladi.
– Rossiya naslchilik kompaniyalari/selektsionerlari bilan hamkorlik qilasizmi?
V.T.: Kartoshka bo'yicha biz yosh selektsioner Mariya Polyakova bilan ishlaymiz, Kartoshka ittifoqi mutaxassislari bilan faol muloqot qilamiz va Kartoshka federal tadqiqot markazi bilan aloqalarni davom ettiramiz. A.G. Lorja. Hammayoqqa kelsak, biz Rossiya davlat agrar universiteti - Moskva qishloq xo'jaligi akademiyasining selektsionerlari va urug'chilari bilan muloqot qilamiz. K.A. Grigoriy va Sokrat Monaxos tomonidan Timiryazev. Bu boradagi ishlarimizda esa biz ularga to‘liq rahbarlik qilamiz.
- Va yana viruslar haqida. Marina Valerievna, sizning ilmiy qiziqishlaringiz doirasiga nafaqat virus kiradi Y. 2023-yilda siz Rossiya Ilmiy Jamg‘armasining “Yuqori o‘tkazuvchanlik sekvensiyasi usullaridan foydalangan holda yetishtirilgan kartoshka (Solanum tuberosum L.) viromlarini o‘rganish” loyihasi bo‘yicha tadqiqot olib borish uchun grant olgansiz. Nega bu mavzu qiziq?
M.L.: Kartoshka ko'plab boshqa o'simliklarga qaraganda ko'proq virusli kasalliklardan aziyat chekadi, chunki ular vegetativ tarzda ko'paytiriladi. Viruslar ildizlarda to'planadi va keyingi avlodlarga o'tadi, shuning uchun virus yuki doimo o'sib boradi. Kartoshka degeneratsiyaga uchrayapti, deyishsa, aynan shu narsa haqida gapiramiz.
Viruslar inert tizimlar emas, ular mezbon o'simlik va bir-biri bilan faol o'zaro ta'sir qiladi. Allaqachon bitta o'ziga xos virus bilan kasallangan o'simlik boshqa virus bilan yuqa olmaydigan holatlar mavjud. Va shunday viruslar borki, ular yolg'iz o'simlikka zarar etkaza olmaydi, ular faqat boshqa viruslar bilan hamkorlikda harakat qiladilar. Yaqinda o'simliklarning qurg'oqchilikdan omon qolishiga yordam beradigan virus shakllari tasvirlangan ish nashr etildi. Parazitlikdan mutualizmga bunday kutilmagan o'tish.
Kartoshkada virusli kasalliklarga qarshi samarali kimyoviy moddalar mavjud emas. Uning sog'lig'ini yaxshilash uchun juda murakkab va eng muhimi, qimmat usullar ishlab chiqilgan: in vitro madaniyat orqali, mikrotuberlarni olish. Ammo natija faqat bir necha avlod uchun davom etadi. Boshqa echimlarni topish uchun siz viruslarning xususiyatlarini batafsil o'rganishingiz kerak, shuning uchun tadqiqot juda va juda dolzarb.
– GOST 33996-2016 “Kartoshka urugʻi. Texnik shartlar va sifatni aniqlash usullari" beshta virus sanab o'tilgan (PVK - X kartoshka virusi; SBK - S kartoshka virusi; MVK - M kartoshka virusi; YBK - Y kartoshka virusi; VSLK - barg jingalak virusi. kartoshka) va bitta viroid (PSTV - kartoshka shpindeli tuber viroid). Siz ularga e'tibor qaratasizmi?
M.L.: Mening loyiham Rossiyada kartoshkada mavjud bo'lgan viromlarni (viruslar to'plamini) o'rganish uchun yuqori samarali usullardan foydalanishga qaratilgan. Bu bir o'simlikda turli viruslarning qanday komplekslari mavjudligi nuqtai nazaridan ham, ushbu viruslarning tarqalishi nuqtai nazaridan ham qiziq.
Hammasi bo'lib kartoshkada topilgan 50 dan ortiq viruslar dunyoda ma'lum. GOSTda sanab o'tilganlar eng xavfli hisoblanadi va bundan tashqari, ular aniq tashqi belgilarga ega. Shunday qilib, mozaik nekrozi Y virusi infektsiyasining keng tarqalgan ko'rinishi bo'lib, barg jingalak virusining mavjudligi barg pichoqlarining xarakterli deformatsiyasi bilan aniqlanishi mumkin.
Ammo fenotipik tarzda o'zini namoyon qilmaydigan ko'plab viruslar mavjud, garchi ular hosilga ham ta'sir qilishi mumkin. Ular kamdan-kam hollarda topiladi, lekin faqat ular qidirilmagani uchun.
Misol tariqasida, men Butunrossiya o'simliklarni himoya qilish ilmiy-tadqiqot instituti (VIZR) hamkasblari ishini keltirishim mumkin. 2019-yilda ular Rossiyada kartoshka P virusi topilgani haqida maqola chop etishdi.Ilgari u faqat Janubiy Amerikada tarqalgan deb hisoblangan.
Savol shundaki, agar biz yorug' bo'lgan "ko'cha chiroqlari ostida" emas, balki hali qaramagan joyimizga qarasak, nimani kashf etamiz.
- Tadqiqotingizni qayerda o'tkazasiz?
M.L.: Grant shartlariga ko‘ra, loyiha ikki yil davom etadi. O'tgan yili biz Tula viloyatidagi kartoshka fermasi bilan hamkorlik qildik, material to'pladik, turli navlar va reproduktsiyalar bilan ishladik. Bu yil biz boshqa viloyatlarga borib, u yerda qanday viruslar borligini ko‘ramiz.
Tadqiqot natijalari 2025 yilda yakunlanadi va biz ular haqida rossiyalik kartoshka yetishtiruvchilarga albatta aytib beramiz.