T URUN YLIOPISTO Genomieditointi kasvitutkimuksessa ja kasvinjalostuksessa.

Esitys aiheesta: "T URUN YLIOPISTO Genomieditointi kasvitutkimuksessa ja kasvinjalostuksessa."— Esityksen transkriptio:

1 T URUN YLIOPISTO Genomieditointi kasvitutkimuksessa ja kasvinjalostuksessa

2 Suomalainen Tiedeakatemia EASAC:n johtokunnan kokous marraskuussa 2015 päätimme tehdä raportin genomieditoinnista EU:n päätöksenteon tueksi

3 15th Anniversary Event of EASAC Oslo 10-13 May 2016 The Norwegian Academy of Science and Letters, Drammensveien 78, Oslo Väliaikatietoja genomieditointiraportin edistymisestä

4 Suomen edustaja työryhmässä: Prof. Anu Wartiovaara Helsingin yliopisto

5 Kasvien genomieditointi Perustekniikoiltaan genomieditointi on samanlaista organismista riippumatta (ihminen, kasvi, mikrobi) Kasveilla on käytetty vuoteen 2013 asti: Zinc finger nucleases-based technology (ZFNs) Transcription activator-like effector nucleases (TALENs) Vuodesta 2014 lähtien: CRISPR/Cas9 – uusin ja periaatteessa helppo menetelmä! Mutaatioita voidaan tuottaa täsmällisesti ja kontrolloidusti

6 Kasvien genomieditointi 1.Perustutkimus – geenien toiminta 2. Soveltava tutkimus Kasvinjalostus on riippuvainen populaation geneettisestä vaihtelusta - mutaatioita kertynyt DNA:han evoluution aikana Viljelykasveihin pyritään saamaan parhaat mahdolliset ominaisuudet - esim. paras tautien sietokyky, paras tuooto, paras ravintosisältö jne. Lisävaihtelua genomiin tuotetaan säteilytyksellä ja mutatoivilla kemikaaleilla, jotka aivan sattumanvaraisesti pilkkovat genomia - tuotetaan satoja tai tuhansia ei-spesifisiä mutaatioita - jälkeläisten joukosta sitten ”skriinataan” parhaat yksilöt ja haitallisista mutaatioista päästään eroon lukuisten takaisinristey- tysten kautta (vain haluttu mutaatio saisi jäädä jäljelle) Näin mutatoituja kasveja voidaan rauhassa kasvattaa missä vain! Noin 3000 tällaista mutanttia on kaupallisesti saatavilla viljelyyn

7 Genomieditointi CRISPR/Cas9 –menetelmän avulla Perustuu bakteerien ja arkkien virustorjunta-mekanismiin Jennifer A. Doudna and Emmanuelle Charpentier Video: https://www.youtube.com/watch?v=SuAxDVBt7kQ Cas9: nukleaasiaktiivisuus sgRNA: sitoutuu Cas9-entsyymiin ja ohjaa sen spesifisesti genomiseen kohde-DNA:han  Cas9 aiheuttaa kohde DNA:n kaksoisjuosteen katkeamisen tai katkaisu voidaan tehdä kahdesta kohtaa  Katkaistuun kohtaan voidaan liittää uusi DNA-sekvenssi tai annetaan kasvin oman DNA-korjausmekanismin korjata kahdesta kohtaa katkaistu DNA ja saadaan aikaiseksi kyseisen geenin mutaatio CRISPR/Cas9-tekniikalla voidaan editoida (muokata/inaktivoida jne.) kaikkien eliöiden geenejä niin, että perimään ei jää muita ’muokkausjälkiä’ kuin mutatoitunut geeni Schiml and Puchta Plant Methods (2016) 12:8

8 Ensimmäisen sukupolven CRISPR/Cas9 kasvi on GMO Seuraavien sukupolvien DNA:sta CRISPR/Cas9 T-DNA häviää Khatodia et al., Front. Plant Sci., 19 April 2016 | http://dx.doi.org/10.3389/fpls.2016.00506http://dx.doi.org/10.3389/fpls.2016.00506

9 Ovatko nämä GMO kasveja? Eivät sisällä vierasta DNA:ta! Kuuluvatko EU direktiivin 2001/18/EC alle? EU ei ole pystynyt asiaa ratkaisemaan! Khatodia et al., Front. Plant Sci., 19 April 2016 | http://dx.doi.org/10.3389/fpls.2016.00506http://dx.doi.org/10.3389/fpls.2016.00506

10

11 Khatodia et al., Front. Plant Sci., 19 April 2016 | http://dx.doi.org/10.3389/fpls.2016.00506http://dx.doi.org/10.3389/fpls.2016.00506

12

13 Pan-European Research Proposal for FET Flagship Project of Horizon2020 Re-design Photosynthesis to increase the efficiency and productivity of plants CRISPR/Cas technology is a key tool!

14 Living Factories Project Substrates Products Pathway design and construction for production of carbon-based solar fuels and chemicals H2OH2O CO 2 ATPNADPH Thylakoid design and construction for maximal solar energy conversion Solar biofuels Solar biofuels Solar chemicals Cyanobacterial cell functions as a catalyst! Biomass production will be limited! 1.1.1.1. 3. 2. Enhancement of CO 2 fixation CO 2 + H 2 O C 2 H 6 O + O 2 (catalyst ) VTT & Aalto TEKES Collaboration Project

15 T URUN YLIOPISTO Kiitos!