Door een met de CRISPR-techniek te enten op een ’top’ van de nog onveranderde planten onstaat een plant die deels genetisch is veranderd (afb: F.Kragler et.al.)
Door de aloude methode voor plantenveredeling, enten, te combineren met de CRISPR-techniek hebben onderzoekers van het Max Planckinstituut voor moleculaire plantenfysiologie het mogelijk gemaakt planten genetisch te veranderen. Met die combinatie van technieken zouden planten veredeld kunnen worden die met de genschaarmethode alleen niet mogelijk zou zijn.
Planten aanpassen aan de wensen van de telers, veredeling heet dat dan, wordt al sinds jaar en dag gedaan door onder meer kruising maar ook door het verder kweken van toevallige mutaties. Dat is echter een taai en vooral langdurig proces. Dan lijkt de CRISPR-methode, waarbij met genscharen zoals Cas9 het plantengenoom kan worden bewerkt, een snellere weg.
Het probleem is alleen dat het soms moeilijk of helemaal niet mogelijk is om delen van het plantengenoom te herschrijven met de CRISPR-methode. Bovendien moet het vreemde DNA dat gebruikt wordt voor de genverandering weer uit de cellen verwijderd worden, aangezien dat tot genetische instabiliteit van planten kan leiden. Dat zogeheten terugkruisen is nogal kostbaar.
Een groep onder leiding van Lei Yang, Frank Machin en Friedrich Kragler hebben nu een methode ontwikkeld om dat terugkruisen over te kunnen slaan. Al de eerste generatie die uit deze combinatie-aanpak voortkomt produceert zaad dat het beoogde veranderde erfgoed heeft direct ingezet kan worden. Die op die wijze genetisch veranderde planten zouden niet van natuurlijke planten of op de oude manier gekruiste planten zijn te onderscheiden.
Verwijderen
Na gedane (gen)arbeid moet het CRISPR-gereedschap, zoals het DNA voor de genschaar (vaak het eiwit Cas9), worden verwijderd evenals het niet in het genoom opgenomen DNA. Daartoe wordt de aloude kruising gebruikt, waarbij bepaalde gemuteerde zaden worden gebruikt om verder te kweken/veredelen.
Om die twee nou te combineren sneden de onderzoekers een stuk van een plantenwortels af met het DNA van de Cas-schaar nog in de kern en entte die op een plant die nog niet genetisch veranderd was. Uit eerder onderzoek bij het Max Planckinstituut was al duidelijk geworden dat bepaald boodschapper-RNA in weefsel zich kan verplaatsen.
De onderzoekers hadden de DNA-sequentie voor de genschaar zo veranderd dat het bRNA voor het aanmaken van de genschaar (dat is namelijk een eiwit) uit de wortelstok naar de genetisch niet veranderde delen van de planten konden pendelen.
Die bRNA’s produceerden in de genetisch niet veranderde plantencellen het benodigde CRISPR-gereedschap om de genetische veranderingen door te voeren. Een deel van de zaden van de planten die hieruit voortkwamen had meteen al het gewenste, veranderde genoom, maar de genetisch veranderde cellen bevatten geen storende DNA-resten.
Veel planten kunnen niet gekruist worden of hebben, zoals fruitbomen, een lange ‘aanlooptijd’. Daar zou de combinatie van de oude en nieuwe veredelingswijzen een mouw aan kunnen passen. Omgekeerd zijn, zoals al gesteld, ook veel plaatsen op het plantengenoom niet met de CRSIPR-techniek te veranderen. Eigenlijk zijn genetische veranderingen met moderne technieken alleen goed uitgezocht bij de tabaksplant en zandraket, een populair onderzoeksplantje.
Het blijkt dat kruising echter ook werkt tussen planten die genetisch niet zo verwant zijn. De wortelstokken kunnen eenvoudig worden vermeerderd als ‘uitgangspunt’ om beoogde genetische veranderingen door te voeren zonder het dure en moeizame opruimwerk van het vreemde DNA.
Bron: idw.de