Η μελέτη, που δημοσιεύθηκε στην επιστημονική επιθεώρηση Horticulture Research, δείχνει ότι η τεχνολογία CRISPR/Cas9 - ένα επαναστατικό εργαλείο βιολογίας για την ακριβή επεξεργασία του DNA, που επιτρέπει στους επιστήμονες να «κόβουν» και να διορθώνουν συγκεκριμένα σημεία του γενετικού υλικού, λειτουργώντας σαν ένα μοριακό «ψαλίδι»- μπορεί να χρησιμοποιηθεί με εξαιρετικά στοχευμένο τρόπο ακόμη και σε καλλιέργειες με πολύπλοκο γενετικό υλικό, όπως η καλλιεργούμενη φράουλα.

Το ιδιαίτερο στοιχείο είναι ότι οι ερευνητές δεν χρειάστηκε να απενεργοποιήσουν όλα τα αντίγραφα του συγκεκριμένου γονιδίου. Επενέβησαν μόνο σε ένα κυρίαρχο αντίγραφο, το MYB10-1B, και αυτό ήταν αρκετό για να αλλάξει δραστικά και σταθερά το χρώμα του καρπού.

Το γονίδιο που «κρύβει» το κόκκινο της φράουλας

Η χαρακτηριστική κόκκινη απόχρωση της φράουλας οφείλεται κυρίως στις ανθοκυανίνες, τις χρωστικές ουσίες που παράγονται μέσω μιας σύνθετης βιοχημικής διαδικασίας.

Κεντρικό ρόλο σε αυτή τη διαδικασία έχει το γονίδιο MYB10, το οποίο λειτουργεί ως ένας από τους βασικούς ρυθμιστές της παραγωγής των χρωστικών.

Η φράουλα, όμως, παρουσιάζει μια σημαντική ιδιαιτερότητα: είναι οκταπλοειδής. Διαθέτει δηλαδή οκτώ σύνολα χρωμοσωμάτων, με αποτέλεσμα πολλά γονίδια να υπάρχουν σε πολλαπλά, παρόμοια αντίγραφα.

Αυτό κάνει ιδιαίτερα δύσκολη τη γενετική τροποποίηση. Η αλλαγή ενός γονιδίου μπορεί να μην έχει κανένα εμφανές αποτέλεσμα, εάν ένα άλλο αντίγραφό του αναλάβει τη λειτουργία του

Οι ερευνητές από το Εθνικό Πανεπιστήμιο Kongju της Νότιας Κορέας, το National Institute of Horticultural and Herbal Science, το Εθνικό Πανεπιστήμιο Chungbuk και το Πανεπιστήμιο της Φλόριντα Florida κατάφεραν να ξεπεράσουν αυτό το εμπόδιο.

Χρησιμοποιώντας ως βάση την εμπορική ποικιλία «Florida Brilliance», εντόπισαν ότι το MYB10-1B ήταν το κυρίαρχο αντίγραφο που συνδεόταν με τη συσσώρευση ανθοκυανινών κατά την ωρίμανση του καρπού.

Με τη χρήση CRISPR/Cas9, το συγκεκριμένο αντίγραφο τροποποιήθηκε επιλεκτικά.

Το αποτέλεσμα ήταν εντυπωσιακό: οι φράουλες, που κανονικά γίνονταν κόκκινες, παρέμεναν λευκές σε όλη τη διάρκεια της ανάπτυξής τους.

Δεν άλλαξαν όλα τα γονίδια -μόνο το «σωστό» αντίγραφο

Οι αναλύσεις έδειξαν ότι τα φυτά με λευκούς καρπούς έφεραν μεταλλάξεις ειδικά στο MYB10-1B, ενώ τα υπόλοιπα συγγενικά αντίγραφα του γονιδίου παρέμειναν σε μεγάλο βαθμό ανέπαφα.

Οι ερευνητές πραγματοποίησαν, μεταξύ άλλων, αλληλούχιση του γονιδιώματος, προκειμένου να ελέγξουν εάν η παρέμβαση είχε προκαλέσει ανεπιθύμητες αλλαγές σε άλλα σημεία του DNA. Τα ευρήματα έδειξαν ελάχιστες αλλαγές εκτός του στόχου.

Παράλληλα, η απενεργοποίηση του MYB10-1B περιόρισε σημαντικά τη δραστηριότητα άλλων γονιδίων που συμμετέχουν στην παραγωγή ανθοκυανινών, μεταξύ των οποίων τα CHS, DFR και ANS.

Ένα ακόμη ενδιαφέρον εύρημα ήταν ότι οι σπόροι της φράουλας παρέμειναν κόκκινοι, γεγονός που υποδεικνύει ότι οι μηχανισμοί που ελέγχουν την παραγωγή χρωστικών διαφέρουν ανάλογα με τον ιστό του φυτού.

Από τις λευκές φράουλες σε μια νέα εποχή για τις καλλιέργειες

Η σημασία της έρευνας, σύμφωνα με τους επιστήμονες, ξεπερνά την αλλαγή του χρώματος της φράουλας.

Η συγκεκριμένη τεχνική δείχνει ότι σε πολυπλοειδείς καλλιέργειες μπορεί να μην χρειάζεται η μαζική απενεργοποίηση όλων των αντιγράφων ενός γονιδίου. Η στοχευμένη αλλαγή ενός κυρίαρχου αντιγράφου μπορεί να είναι αρκετή για να προκληθεί ένα έντονο και σταθερό χαρακτηριστικό.

Πώς να καλλιεργήσετε φράουλες στο μπαλκόνι

Αυτό θα μπορούσε στο μέλλον να αξιοποιηθεί για την τροποποίηση χαρακτηριστικών όπως η γεύση, η διατροφική αξία και η ανθεκτικότητα σε περιβαλλοντικές πιέσεις, χωρίς να αλλοιώνεται το υπόλοιπο γενετικό υπόβαθρο μιας ήδη επιτυχημένης ποικιλίας.

Με άλλα λόγια, οι λευκές φράουλες αποτελούν κάτι περισσότερο από ένα εντυπωσιακό εργαστηριακό αποτέλεσμα: αποτελούν απόδειξη ότι η γονιδιακή επεξεργασία μπορεί να γίνει ολοένα και πιο ακριβής σε καλλιέργειες με εξαιρετικά σύνθετο DNA.

ΠΗΓΗ