Geneettisesti muunnellut ruokakasvit

Abstract

Genomin muokkausmenetelmät ovat menetelmiä, joiden avulla saadaan tuotettua kohdesekvenssin DNA:n kaksoisjuosteeseen aukko. Aukon muodostamisen jälkeen se korjataan solun normaalien korjausmenetelmien avulla. Menetelmien tarkoituksena on muokata olemassaolevien geenien toimintaa tai liittää kohdegenomiin kokonaan uusia osia. Käytetyimpiin genomin muokkausmenetelmiin kuuluvat muokattuja nukleaaseja hyödyntävät menetelmät. Näitä ovat esimerkiksi sinkkisorminukleaasit, TALEN sekä CRISPR-Cas9. Genomimuokkauksen tavoitteena on tuottaa sellaisia ruokakasveja, jotka ovat villityypin yksilöitä vastustuskykyisempiä eri stressitekijöiden suhteen. Stressitekijät vaikuttavat negatiivisesti kasvin elintoimintoihin sekä sadon muodostukseen. Erilaisia stressitekijöitä ovat abioottiset ja bioottiset stressitekijät, joissa abioottisiin kuuluu kasvuympäristön fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet, kuten esimerkiksi maaperän kuivuus ja korkea suolapitoisuus sekä ilmaston kuumuus ja kylmyys. Bioottisia stressitekijöitä ovat erilaiset kasvipatogeenit, kuten virukset, bakteerit ja sienet. Ruokakasvien muuntelun tavoitteena on turvata jatkuvasti kasvavan ihmispopulaation ravinnonsaanti. Muokkauksen avulla on mahdollista parannella myös sadon kokoa ja ominaisuuksia. Esimerkiksi hedelmien pilaantuvuutta voidaan säädellä genomimuokkauksen avulla.

Maailmanlaajuisesti viljellyimpiin ruokakasveihin kuuluvat viljakasvit vehnä (Triticum aestivum) ja riisi (Oryza sativa) sekä koisokasveihin kuuluva tomaatti (Solanum lycopersicum). Kaikkia näitä kasveja on muokattu onnistuneesti genomin muokkausmenetelmien avulla. Esimerkiksi vehnästä ja riisistä on onnistuttu tuottamaan tuhoisille sienitaudeille vastustuskykyisiä yksilöitä. Vehnän kohdalla muokkaus tehtiin TALEN-menetelmällä ja riisille CRISPR-Cas9:n avulla. Tomaatin hedelmien pilaantuvuutta on onnistuttu säätelemään CRISPR-Cas9:n avulla. Vehnästä on saatu muokattua rikkakasvimyrkylle vastustuskykyisiä yksilöitä sinkkisorminukleaasien avulla. Muokattuja yksilöitä vertaillaan villityypin yksilöihin, minkä avulla saadaan selville esimerkiksi muokkauksen vaikutukset kohdekasvin fenotyypissä. Genomin muokkausmenetelmiä, erityisesti CRISPR-Cas9:ää, pyritään kehittämään koko ajan paremmaksi. Kehittämisen tavoitteena on vähentää ennakoimattomien muutoksien syntymistä kohdesekvenssiin.