Genomeditering i livsmedelsgrödor

Målsättning

Målet med projektet var att skapa tekniska förutsättningar för nya och innovativa växtförädlingsverktyg och metoder inom genomeditering, primärt för svensk livsmedelsproduktion med inriktning på odling av vete och sockerbeta. Ett syfte var att demonstrera teknikens användbarhet för att lösa framtida utmaningar inom växtförädling och att öka den tillgängliga genetiska variationen för förädlare. En annan målsättning var att bilda kontaktnät med forskare, studenter och näring med fokus på utvecklingen av genomeditering för livsmedelsgrödor och dess tillämpningar för att lösa utmaningar för näring och samhälle i stort.

Material och metoder

Minskat kadmiumupptag i vete och resistens mot betcystnematod var de egenskaper som valdes ut i samråd med förädlarna. Utnyttjande av embryomaterial har varit framgångsrikt i ris för att producera transgena växter och motsvarande metoder har prövats hos vete. Parallellt har metodik som inte använder rekombinant DNA prövats för båda grödorna. För sockerbeta är ännu ingen metod publicerad och för vete var avsikten att utveckla centrala förbättringar av metodiken. Flera strategier har därför prövats; som konventionell Agrobacterium transformation av genkonstruktioner med genediteringsverktyg och applicering av rekombinant DNA-fri teknik på protoplaster. En resurskrävande del av dagens applicering av genomeditering är en fungerande vävnadsodling och regenerering av nya växtgenotyper. Därför var en tredje strategi att utveckla vävnadsodlingsoberoende genomeditering av vete med applicering på omogna ax.

Resultat

• Protokoll för högkvalitativ propagering av vete i Biotron/Fytotron
• Veteplantor transformerade med genkonstruktioner för CRISPR/Cas9 riktat mot gener för kadmiumtransportörer
• Protokoll för selektion av vete på kadmium utprovades
• Protokoll för transformation av vete via blomutveckling utprovades
• Protokoll för produktion och celldelning av veteprotoplaster utvecklades
• Applicering av genomeditering med proteinkomplex på protoplaster med cirka 1% mutationseffektivitet
• Protokoll för produktion av sockerbetprotoplaster med kallusregenerering upp till 70% utvecklades
• Applicering av genomeditering med proteinkomplex på protoplaster med upp till 11% mutationseffektivitet

Slutsatser

Projektet tog sig an två av de mer utmanande grödorna vad gäller transformation och regenerering där tydliga steg togs på vägen mot applicerbara metoder. Det finns många resultat i projektet att ta vidare men det rekommenderas att ett solitt grepp i form av att resurser tas till mer begränsade frågeställningar. Vete och sockerbeta har långa generationstider vilket i sig kräver kontinuerlig tillsyn. Här fick pandemin stor påverkan på projektets utfall genom begränsad rörelsefrihet, bemanning och tillgång till analysmaterial. Enligt plan har projektdeltagare också varit engagerade i nätverkande och kunskapsspridning till såväl studenter i form av undervisning och workshops som till samhällsaktörer i form av politiker, tjänstemän, lantbrukare, allmänhet med flera i form av föredrag och agerande som kunskapsresurs i frågor gällande genomeditering.