Proxecto H2020 CRISP-4-CROPS: Implementación 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 Horizonte 2020
- Páxina web do proxecto CRISP-4-CROPS
Entre os cereais, o millo (Zea mays) é o máis producido (case 900 millóns de toneladas métricas ao ano) e o terceiro cereal con maior valor económico, despois do arroz e o trigo, segundo a FAO (FAOSTAT, 2016). Polo tanto, no marco de CRISPR-4-CROPS, IDEN levou a cabo o proceso para xerar unha nova variedade de millo empregando a tecnoloxía CRISPR.
O proxecto dun ano de duración propúxose como un paso inicial para a mellora do millo. O proxecto estruturouse en tres etapas.
Selección de xenes diana. Inicialmente foi deseñado para mellorar unha única característica do millo. Para este fin, realizouse unha revisión bibliográfica e unha análise de patentes para os xenes diana de interese.
Neste procedemento, tamén se identificaron outros xenes de interese relacionados coa produción de compostos saudables. En definitiva, o obxectivo era desenvolver liñas de millo que acumulasen en exceso compostos saudables, mellorando o perfil nutricional (a información do xene 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 mencionadas.
Edición xenética. Empregáronse dous métodos de transformación de plantas para a implementación 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, cada unha delas incluíndo un xene de interese e unha metodoloxía de transformación.
O proxecto só incluíu 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 poderían levar dous ou tres anos. En total, unha vez que se completa o proxecto CRISPR-4-CROPS, levará 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 térmico, a seca, a salinidade etc. afectan drasticamente a 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 estreses 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 da terra cultivable do mundo é árida e semiárida, e dous terzos dela 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 mellora tradicional é eficaz, pero moi lento: uns 10 anos de investigación e experimentos de campo.
A posta en marcha de técnicas de edición xenética require persoal altamente cualificado. O obxectivo xeral da proposta é superar as barreiras á contratación de doutores ou especialistas equivalentes altamente cualificados en técnicas de edición xenética para aplicacións agrícolas, en particular o sistema CRISPR-Cas 9.
Iden Biotechnology SL, unha empresa de agrobiotecnoloxía centrada no desenvolvemento de produtos para a industria agroalimentaria, busca aproveitar CRISPR/Cas9 (repeticións palindrómicas curtas agrupadas e regularmente intercaladas), unha tecnoloxía recentemente desenvolvida para a modificación xenómica dirixida, 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 maior 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 específicos, 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 á contratación de doutores ou especialistas equivalentes altamente cualificados en técnicas de edición xenética para aplicacións agrícolas, en particular CRISPR-Cas 9.
Iden Biotechnology SL é unha empresa privada de agrobiotecnoloxía fundada no ano 2005 coa misión de satisfacer as necesidades da industria agroalimentaria.
O noso obxectivo é aproveitar CRISPR/Cas9 (repeticións palindrómicas curtas agrupadas e regularmente intercaladas), unha tecnoloxía recentemente desenvolvida para a edición xenómica dirixida, 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 maior precisión activando ou desactivando xenes ou editándoos. Poden identificar e eliminar debilidades ou inserir trazos desexados que xa están presentes noutras especies.
Hai tres vantaxes principais de empregar 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 mellora convencional, aínda que son específicos, máis precisos e máis rápidos.
Ademais das vantaxes técnicas mencionadas anteriormente, os cultivos modificados con esta técnica poden non estar suxeitos á lexislación sobre OMG, o que abre novas oportunidades de mercado, incluído o mercado europeo.
Vantaxe competitiva. O sector europeo da biotecnoloxía agrícola podería beneficiarse dunha nova ferramenta de innovación para superar a situación definida polo Consello Asesor Científico das Academias Europeas como: «A UE está a quedar 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 específicas en cereais, especialmente millo e trigo, o que nos axudará a desenvolver novas variedades de cultivos melloradas e, polo tanto, abrir novas oportunidades de mercado.
As melloras nos cultivos durante o último século contribuíron ao éxito da alimentación da poboación mundial. Este éxito non só se basea en maiores rendementos, senón tamén nunha mellora da calidade dos alimentos e nun uso máis eficiente dos recursos.
A modificación xenética empregouse amplamente ao longo do século XX para aumentar a produtividade das plantas agrícolas. A edición precisa dos xenomas das plantas mediante novas tecnoloxías como CRISPR (repeticións palindrómicas reguladoras interespaciadas agrupadas) 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 de xenomas de plantas e a selección dun trazo desexado (é dicir, unha planta con mellor rendemento) nunha poboación de máis de 23.000 liñas, cada unha con polo menos 10 plantas. Noutras palabras, houbo que plantar, cultivar e analizar unhas 230.000 plantas.
A implementación de CRISPR para a edición xenética 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 aumentaría o seu valor agronómico (é dicir, un maior contido de nutrientes e unha redución do consumo de auga) e, polo tanto, o valor de mercado do cultivo. Aínda que se espera 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, o que a fai viable para unha peme como IDEN, abrindo a porta ao desenvolvemento e comercialización de novos produtos.
Por estas razóns, o obxectivo do proxecto CRISPR-4-CROPS é xerar unha nova variedade de millo con maior valor de mercado. Por unha banda, o obxectivo é xerar unha variante de millo que sobreacumule 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 impacto económico significativo.
É importante ter en conta que o cronograma do proxecto céntrase principalmente na implementación da tecnoloxía CRISPR no millo, pero unha vez completado, 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 diana), outras especies de plantas e mesmo outros organismos no futuro. A capacidade de utilizar a tecnoloxía CRISPR posiciona a IDEN como unha peme innovadora no panorama global da edición xenética e abre novas oportunidades para o desenvolvemento de produtos.
- IDEN BIOTECHNOLOGY SL (IDEN)
Proxectos relacionados
