Het schijnt dat een groep onderzoekers van, de universiteit van Californië in Berkeley met CRISPR/Cas9 het genoom van een rijstsoort heeft veranderd om de activiteit van een aantal genen te verhogen zodat de fotosynthese (de omzetting van zonne-energi8e in scheikundige energie) wordt ‘opgevoerd’ om zo de oogst te vergroten.
“Methodes zoals CRISPR/Cas9 worden steeds meer gebruikt om de genexpressie (genactiviteit; as) bij oogstgewassen te reguleren in plaats van het uitschakelen of wegknippen van genen”, zegt Dhruv Patel-Tupper. “Eerder onderzoek heeft laten zien dat die gebruikt kunnen worden om de genexpressie te verminderen voor bijvoorbeeld de grootte van de vrucht. Dit is het eerste onderzoek, voor zover ik weet, waar we de genexpressie hebben vergroot om een proces te versterken.”
In plaats van genen van andere organismes te gebruiken om de fotosynthese op te voeren, zoals al eerder gedaan, wilden de onderzoekers uitzoeken of het mogelijk is zonder toevoeging van vreemd DNA.
Het gaat dan niet om de fotosynthese zelf, maar om een proces dat fotosynthese moet beschermen tegen zonne-energie, die de fotosynthese kan beschadigen. Genen voor die lichtbescherming vind je in alle planten. Geïnspireerd door een onderzoek uit 2018 waarin de effectivteit van het watergebruik in een plant werd verbeterd door de activiteit van bepaalde genen te vergroten met als doel om de fotosynthese en dus de opbrengst te vergroten.

CRISPR/Cas9

Het idee was die expressie te veranderen met CRISPR/Cas9, maar ook wanneer dat moest gebeuren. Dat bleek te werken en zelfs beter dan verwacht. Pattel-Tupper: “De veranderingen in het DNA met een verhoogde expressie waren veel groter dan we hadden verwacht en ook groter dan soortgelijke verhalen van anderen hadden gehoord. We waren wel verbaasd, maar ik denkt dat het de flexibiliteit van planten toont. Ze zijn gewend aan die grote veranderingen in miljoenen jaren evolutie en duizenden jaren van domesticering. Als plantbiologen kunnen we in een paar jaar grote veranderingen aanbrengen waardoor planten efficiënter groeien of zich aanpassen aan de klimaatverandering.”

In deze studie ontdekten RIPE-onderzoekers dat inversies, of ‘het ‘omklappen’ van het regulerende DNA, resulteerden in een grotere genexpressie van PsbS, een van de doelgenen.
Nadat de grootste inversie in het DNA was uitgevoerd, lazen de onderzoekers het RNA uit om te vergelijken hoe de activiteit van alle genen in het rijstgenoom veranderde met en zonder hun aanpassingen. Ze zagen een zeer klein aantal differentieel geactiveerde genen, veel kleiner dan in vergelijkbare transcriptoomstudies. Dat zou betekenen dat hun aanpak de activiteit van andere essentiële processen niet in gevaar heeft gebracht.

Volgens Patel-Tupper is deze methode wel mogelijk, maar niet erg effectief. Ongeveer 1% van de rijstplanten die ze produceerden had het gewenste fenotype. “We hebben hier een bewijs van het idee laten zien, dat CRISPR/Cas9 te gebruiken is om varianten in belangrijke gewasgenen te genereren en dezelfde sprongen te maken als bij traditionele plantenveredeling, maar dan zeer gericht op een eigenschap die we willen ontwikkelen en in veel korter tijdsbestek.”

Bron: phys.org