Proxecto H2020 CRISP-4-CROPS: Implantación da tecnoloxía CRISPR/Cas9 para mellorar a resistencia ao estrés abiótico nos cereais
- Tipo Proxecto
- Estado Cheo
- Execución 2017 -2018
- Orzamento asignado 72.500,00 €
- Ámbito Europeo
- Fonte principal de financiamento H2020
- Páxina web do proxecto CRISP-4-CROPS
Entre os cereais, o millo (Zea mays) é o que máis se produce (case 900 millóns de toneladas métricas anuais) e o terceiro cereal con maior valor económico, despois do arroz e o trigo, segundo a FAO (FAOSTAT, 2016). Por iso, no marco de CRISPR-4-CROPS, IDEN levou a cabo o proceso de xeración dunha nova variedade de millo mediante a tecnoloxía CRISPR.
O proxecto de 1 ano propúxose como paso inicial para a mellora do millo. O proxecto estruturouse en tres fitos.
Selección de xenes diana. Inicialmente foi deseñado para mellorar unha única característica do millo. Para iso, realizouse unha revisión bibliográfica e análise de patentes dos xenes diana de interese.
Neste procedemento identificáronse tamén outros xenes de interese relacionados coa produción de compostos sans. En definitiva, o obxectivo era desenvolver liñas de millo que sobreacumulen compostos sans, mellorando o perfil nutricional (a información dos xenes obxectivo mantense confidencial para evitar futuros problemas de patentabilidade). Espérase que a eliminación da expresión destes xenes mediante a tecnoloxía CRISPR poida contribuír ao desenvolvemento de novas variedades de millo coas características antes mencionadas.
Edición xenética. Utilizáronse dous métodos de transformación de plantas para a implantación da tecnoloxía CRISPR: mediado por Agrobacterium ou biolístico, pero obtivéronse diferentes taxas de éxito dependendo desta selección. Por este motivo, o proxecto dividiuse en dúas ramas, incluíndo cada unha un xene de interese e unha metodoloxía de transformación.
O proxecto incluíu só as etapas iniciais do desenvolvemento da variedade de millo, xa que leva polo menos tres anos xerar sementes a granel de plantas mutantes listas para probar para mellorar o rendemento. Despois débense realizar probas de campo, que poden levar de dous a tres anos. En total, unha vez rematado o proxecto CRISPR-4-CROPS, leva uns seis anos desenvolver unha nova variedade de millo.
O rápido cambio climático global está a afectar a produtividade agrícola e, en consecuencia, a dispoñibilidade de alimentos en todo o mundo. O quecemento global, o estrés por calor, a seca, a salinidade, etc., afectan drasticamente á produtividade agrícola e ameazan a seguridade alimentaria mundial. Neste contexto, existe unha gran necesidade de investigación multidisciplinar para seleccionar e desenvolver cultivares de alto rendemento resistentes a estes estrés abióticos, que poidan manter e mellorar a produtividade agrícola nos campos de cultivo. Os cereais son a principal fonte de alimentos e compoñentes nutricionais para a saúde humana e a alimentación do gando en todo o mundo. Cómpre sinalar que unha quinta parte das terras cultivables do mundo son áridas e semiáridas, e dous terzos delas son salinas, o que afecta gravemente a produtividade agrícola e o perfil nutricional. Neste contexto, proponse a selección de cultivares tolerantes á seca e á salinidade como unha alternativa viable para manter a produtividade agrícola nestas rexións.
O uso da cría tradicional é eficaz, pero moi lento: uns 10 anos de investigación e experimentos de campo.
A implantación de técnicas de edición de xenes require persoal altamente cualificado. O obxectivo xeral da proposta é superar as barreiras para a contratación de doutores altamente cualificados ou especialistas equivalentes en técnicas de edición de xenes para aplicacións agrícolas, en particular o sistema CRISPR-Cas 9.
Iden Biotechnology SL, empresa de agrobiotecnoloxía centrada no desenvolvemento de produtos para a industria agroalimentaria, busca explotar CRISPR/Cas9 (repeticións palindrómicas curtas espaciadas regularmente en clúster), unha tecnoloxía desenvolvida recentemente para a modificación específica do xenoma, para producir novas variedades de cereais que sobreacumulen compostos beneficiosos, mellorando así o seu perfil nutricional. CRISPR/Cas9 ofrece aos científicos a capacidade de modificar o ADN con máis precisión activando ou desactivando xenes ou editándoos. O uso desta técnica para a mellora dos cultivos ten tres vantaxes principais: técnicas, lexislativas e competitivas:
- Os resultados obtidos son similares aos que se poderían obter mediante mutacións naturais e mellora xenética convencional, aínda que son dirixidos, máis precisos e máis rápidos.
- Ademais das vantaxes técnicas mencionadas anteriormente, os cultivos modificados mediante esta técnica poden abrir novas oportunidades de mercado, incluído o mercado europeo.
- Vantaxe competitiva.
O obxectivo xeral da proposta é superar as barreiras para a contratación de doutores altamente cualificados ou especialistas equivalentes en técnicas de edición de xenes para aplicacións agrícolas, especialmente CRISPR-Cas 9.
Iden Biotechnology SL é unha empresa privada de agrobiotecnoloxía fundada en 2005 coa misión de satisfacer as necesidades da industria agroalimentaria.
O noso obxectivo é explotar CRISPR/Cas9 (repeticións palindrómicas curtas espaciadas regularmente en clúster), unha tecnoloxía desenvolvida recentemente para a edición específica do xenoma, para producir novas variedades de cereais con resistencia ao estrés abiótico (resistencia a baixas temperaturas, seca e/ou salinidade).
CRISPR/Cas9 ofrece aos científicos a capacidade de modificar o ADN con máis precisión activando ou desactivando xenes ou editándoos. Poden identificar e eliminar debilidades ou inserir trazos desexados xa presentes noutras especies.
Hai tres vantaxes principais de utilizar esta técnica para a mellora dos cultivos: técnicas, lexislativas e competitivas:
Os resultados obtidos son similares aos que se poderían obter mediante mutacións naturais e melloras convencionais, aínda que son dirixidos, máis precisos e máis rápidos.
Ademais das vantaxes técnicas mencionadas anteriormente, os cultivos modificados con esta técnica poden non estar suxeitos á lexislación sobre transxénicos, o que abre novas oportunidades de mercado, incluído o mercado europeo.
Vantaxe competitiva. O sector da biotecnoloxía agrícola europea podería beneficiarse dunha nova ferramenta de innovación para superar a situación definida polo Consello Consultivo Científico das Academias Europeas como: "A UE está quedando atrás dos seus competidores internacionais en innovación agrícola, o que ten implicacións para os obxectivos científicos e de innovación da UE".
Coa axuda da contratación de socios, pretendemos aplicar esta tecnoloxía para levar a cabo modificacións xenómicas dirixidas aos cereais, especialmente o millo e o trigo, que nos axuden a desenvolver novas variedades de cultivos melloradas e abrir así novas oportunidades de mercado.
As melloras dos cultivos durante o último século contribuíron ao éxito da alimentación da poboación mundial. Este éxito baséase non só en maiores rendementos, senón tamén na mellora da calidade dos alimentos e nun uso máis eficiente dos recursos.
A modificación xenética foi moi utilizada ao longo do século XX para aumentar a produtividade das plantas agrícolas. A edición precisa de xenomas vexetais mediante novas tecnoloxías como CRISPR (Clustered Interspaced Regulatory Palindromic Repeats) pode axudar a acadar os obxectivos da agricultura moderna de forma máis eficiente. Esta tecnoloxía pódese aplicar a numerosas especies vexetais, incluídos os cereais, como se mencionou anteriormente.
Antes da tecnoloxía CRISPR, estes proxectos implicaban a mutaxénese aleatoria dos xenomas das plantas e a selección dun trazo desexado (é dicir, unha planta de mellor rendemento) nunha poboación de máis de 23.000 liñas, cada unha con polo menos 10 plantas. É dicir, houbo que plantar, cultivar e analizar unhas 230.000 plantas.
A implementación de CRISPR para a edición de xenes ten un enorme potencial, xa que permite a modificación específica das características dun organismo. O enfoque de IDEN centrouse en modificar unha característica do millo que aumentase o seu valor agronómico (é dicir, un aumento do contido en nutrientes e un reducido consumo de auga) e, polo tanto, o valor de mercado do cultivo. Aínda que se prevé que o produto final se comercialice en varios anos, o primeiro paso é optimizar o sistema e editar os xenes para validar o seu uso potencial no desenvolvemento de mellores variedades.
Coa tecnoloxía CRISPR, o investimento necesario para obter unha planta mutante reduciuse drasticamente, facéndoa viable para unha peme como IDEN, abrindo a porta ao desenvolvemento e comercialización de novos produtos.
Por estes motivos, o obxectivo do proxecto CRISPR-4-CROPS é xerar unha nova cepa de millo con maior valor de mercado. Por unha banda, preténdese xerar unha variante do millo que acumule excesivamente compostos nutricionais (biofortificación). Como proxecto paralelo, o obxectivo é desenvolver unha variedade de millo máis tolerante ao estrés abiótico como alternativa viable para manter a produtividade en condicións climáticas adversas.
A viabilidade técnica, a alta especificidade, o baixo custo e o curto tempo de xeración en comparación con outros métodos tradúcense nun importante impacto económico.
É importante ter en conta que o calendario do proxecto céntrase principalmente na implementación da tecnoloxía CRISPR no millo, pero unha vez rematado, aínda queda un longo proceso por diante para comercializar un produto. Aínda que este é un paso inicial no proceso de mellora dos cultivos, a implementación desta tecnoloxía permite que IDEN a utilice para modificar outros trazos (outros xenes obxectivo), outras especies vexetais e mesmo outros organismos no futuro. A capacidade de utilizar a tecnoloxía CRISPR sitúa a IDEN como unha peme innovadora no panorama global da edición de xenes e abre novas oportunidades para o desenvolvemento de produtos.
- IDEN BIOTECHNOLOGY SL (IDEN)
Proxectos relacionados
