Gensaxen i växtförädlingen – ett precisionsverktyg för bättre potatis

– CRISPR är ett kraftfullt verktyg inom växtförädling eftersom det gör det möjligt att göra mycket precisa förändringar växtens DNA, säger Matías González, postdoktor vid institutionen för växtförädling.

I varje växtcell finns DNA som styr växtens egenskaper. När enzymet Cas9 kombineras med ett guide-RNA som styr enzymet till rätt plats, fungerar Cas9 som en sax som med hög precision klipper DNA:t. När cellen själv sedan reparerar snittet så kan en förändring uppstå.

Eftersom processen föregåtts av en noggrann kartläggning av växtens genom, går det att göra riktade förändringar på just de gener man vill påverka.

Tekniken är särskilt användbart i grödor som potatis, som har ett komplext genom med fyra kopior av varje kromosom och som vanligtvis förökas för växtförädling genom kloning snarare än frö. Dessa egenskaper gör konventionell förädling långsam och utmanande.

Små förändringar av stor betydelse

Matías González skrev sin doktorsavhandling vid Buenos Aires universitet i Argentina just om användningen av CRISPR/Cas 9 för att förbättra kvaliteter hos potatis. Nu fortsätter han sin forskning vid institutionen för växtförädling på SLU, som han sökt sig till på grund av det goda anseendet att vara framstående inom nya genomiska tekniker.

– Min forskning fokuserar på att använda nya genomiska tekniker för att bättre förstå hur potatis producerar stärkelse, säger Matías González. Stärkelse är inte bara en viktig energikälla i vår kost, utan också en betydelsefull förnybar råvara för allt från livsmedelsproduktion till papper och textilier.

Genredigering innebär att man ändrar växtens gensammansättning. En gen kan tas bort, stängas av eller förändras på ett litet sätt. Ofta skulle en sådan förändring kunna uppstå naturligt, men med gensaxen kan processen genomföras snabbare.

– Med CRISPR kan vi utgå från en etablerad potatissort och införa en eller några få specifika genetiska förändringar för att tillföra nya önskade egenskaper, såsom förbättrad stärkelsekvalitet eller sjukdomsresistens, förklarar Matías González. Det kan göras utan att förändra resten av växtens genetiska bakgrund.

Precision skapar säkrare resultat

–  I de flesta fall är de editeringar som görs med CRISPR/Cas 9 färre och mer riktade än de som görs med andra tekniker, såsom kemisk eller strålningsbaserad mutagenes, och som har använts säkert inom jordbruket i årtionden, säger Matías González.

Precis som med all teknik beror säkerheten dock på hur den används.

– Ur ett tekniskt perspektiv kan CRISPR anses som ett säkert verktyg just eftersom det vanligtvis används för att införa små, precisa förändringar i en växts DNA och ger förändringar som skulle kunna uppstå i naturen, menar Matías González.

– Det är därför inte tekniken i sig som bör bedömas som säker eller osäker utan det slutliga resultatet. Den förädlade växten måste utvärderas noga för att se om resultatet blev som man ville och inga oförutsedda effekter har uppstått.

Nya regler ger fördelar

Den preliminära europeiska överenskommelsen om nya genomiska tekniker (NGT) kan skapa viktiga möjligheter för växtforskning och jordbruk eftersom den innebär lättnader i regelverket jämfört med tidigare lagstiftning om genetiskt modifierade metoder. Det skulle kunna gynna potatisgruppens forskning.

–  Många av de växter vår forskning producerar skulle falla inom kategorin NGT1, vilken omfattar växter med genetiska förändringar som också skulle kunna uppstå naturligt eller genom konventionell förädling.

Det betyder att nya sorter framtagna med gensaxtekniken skulle kunna regleras på ett liknande sätt som traditionellt förädlade sorter, men att märkning fortfarande skulle krävas för utsäde. Det i sin tur skulle göra det lättare att ta nya växtsorter i användning och göra dem tillgängliga för lantbrukare och konsumenter. 

Det slutliga steget i lagstiftningsprocessen är ett godkännande av Europaparlamentet, som förväntas ske under våren 2026.

Framsteg för avancerade användningssätt av gensaxen

Traditionella CRISPR-metoder skapar vanligtvis mindre förändringar i DNA, vilket är väldigt användbart för att studera genfunktion och utveckla nya egenskaper. Vissa önskade egenskaper kräver dock mer precisa eller komplexa förändringar, såsom att infoga eller ersätta större DNA-sekvenser på specifika platser i genomet.

– En del av min forskning fokuserar på att göra sådana avancerade förändringar mer effektiva i potatis, berättar Matías González. Vi gör goda framsteg och kan nu introducera riktade DNA-insertioner med lovande effektivitet. Viktigt är att vi använder DNA-sekvenser som redan finns inom potatisens genpool, vilket säkerställer att det inte finns främmande DNA i de slutligt redigerade plantorna.

Flera tekniker i verktygslådan

–  I vår forskargrupp använder vi en metod där enskilda potatisceller från blad behandlas med CRISPR-verktyg och sedan återbildas till fullständiga plantor. Processen tillför inget främmande DNA och lämnar endast den avsedda genetiska förändringen i den färdiga plantan.

–  Metoden gör att vi utvecklar och förbättrar potatissorter snabbare och mer förutsägbart. Det innebär dock inte att CRISPR kommer att ersätta konventionell förädling eller andra tekniker. Tvärtom är det en kompletterande teknik i växtförädlingens verktygslåda som kan användas till nytta för förbättrade sorter.

Så förbättrar forskarna potatis med CRISPR/Cas9

Dokoranden Luboš Říha visar hur det går till när CRISPR/Cas9 används för att förbättra kvaliteter hos potatis.

Foto: Johanna Grundström/Matías González

Länkar:

Genteknik - Gentekniknämnden

Parlamentet och ministerrådet är överens om en ny förordning för NGT-växter - Gentekniknämnden