نخستین ویرایش ژنتیک “نیشکر” برای کمک به محیط زیست

محققان برای اولین بار در جهان نوع جدیدی از نیشکر را با استفاده از ابزار ویرایش ژن موسوم به “کریسپر”(CRISPR) ایجاد کرده‌اند که به کاهش تأثیرات زیست محیطی کمک می‌کند.

نیشکر یک محصول غذایی مهم است، اما تأثیر زیاد آن بر محیط زیست به این معنی است که جای زیادی برای بهبود آن وجود دارد. متأسفانه تولید انواع جدید نیشکر بسیار دشوار و زمانبر است، اما اکنون محققان از فناوری ویرایش ژن “کریسپر” برای انجام این کار با سرعت و سهولت بیشتر استفاده کرده‌اند.

بدیهی است که نیشکر منبع اصلی تولید قند و شکر است، اما قند و شکر تنها محصول آن نیستند، بلکه روغن موجود در برگ‌ها و ساقه‌های آن اغلب برای ساخت اتانول زیستی به منظور تولید سوخت‌های سبز و البته پلاستیک استفاده می‌شود.

نیشکر در بسیاری از کشورها درصد زیادی از زمین‌های کشاورزی را اشغال می‌کند که به جنگل‌زدایی دامن می‌زند. نیشکر همچنین برای رشد، مقدار زیادی آب لازم دارد و طی فرآیند تولید آن، زباله و آلودگی زیادی ایجاد می‌شود.

برخی از این مشکلات را می‌توان با انواع جدید این گیاه برطرف کرد، اما اصلاح نژاد نیشکر به دلیل ژنوم پیچیده آن بسیار دشوار است و فیلتر کردن صفات مطلوب از خصوصیات ناخواسته کار زیادی می برد، بنابراین تولید نسخه‌های جدید آن سال‌ها به طول می‌انجامد.

اینجا جایی است که “کریسپر” وارد می‌شود. این ابزار قدرتمند ویرایش ژن به دانشمندان امکان می‌دهد ژن‌ها را خاموش کرده یا آنها را قطع کرده و با ژن‌های مفیدتری جایگزین کنند. این ابزار می‌تواند برای درمان طیف وسیعی از بیماری‌ها و همچنین برای بهبود محصولات کشاروزی مفید باشد و اکنون محققان از آن برای تولید چند نوع جدید نیشکر استفاده کرده‌اند
این اولین باری است که از فناوری “کریسپر” با موفقیت در نیشکر استفاده می‌شود.

محققان برای این مطالعه جدید بر روی چند ژن متمرکز شدند که تغییرات واضحی در شکل ظاهری گیاه ایجاد می‌کند، بنابراین مشاهده کارایی آن آسان است. در اولین مطالعه، این تیم چندین نسخه از ژن تولید کننده “منیزیم کلاتاز” را خاموش کرد. این آنزیم به این گیاه در تولید کلروفیل کمک می‌کند، بنابراین برگ‌های گیاهان ویرایش شده به رنگ سبز روشن یا زرد در آمدند. به نظر می‌رسید که آنهایی که سبز هستند برای رشد به کود نیتروژن کمتری احتیاج دارند، در حالی که هنوز همان مقدار زیست‌توده را تولید می‌کنند.

مطالعه دوم جایگزینی نوکلئوتیدهای منفرد با نسخه‌های بهتر را نشان داد که باعث مقاومت بهتر نیشکر در برابر علف‌کُش‌ها شد. به طور معمول این مواد شیمیایی می‌توانند ژن‌های خاصی را در گیاه مهار کنند، اما ویرایش ژن موجب انعطاف‌پذیری بیشتر آنها می‌شود، بنابراین به علف‌کش کمتری نیاز خواهد بود.

این دو موفقیت می‌تواند راهی موثرتر برای تولید انواع مفید نیشکر ایجاد کند که نگرانی‌های بی‌شمار زیست محیطی را برطرف می‌کند.

به گفته “بردی آلتپتر” محقق ارشد این دو مطالعه، اکنون ما ابزارهای بسیار موثری برای اصلاح نیشکر به محصولی با بهره‌وری ب الاتر یا پایداری بهتر در اختیار داریم.