Поля мечты

Китай играет по-крупному на редактирование генома растений.

Fields of dreams

Fields of dreams

В лабораторной камере в Пекине, Гао Caixia растет ТРИФОСФАТЫ-модифицированных растений пшеницы, которые она надеется, будет иметь более высокую доходность.

ФОТО: СТЕФЕН ЧОУ

Если Гао Caixia были фермером, она, возможно, немного тонкие. По коридору из своего офиса в филиал Китайской академии наук (CAS) здесь, в Пекине, семена из штамма необычайно мягкого риса и пшеницы с особенно жира зерна и устойчивостью к общему гриба прорастают в ткани комнатной культуре. В нескольких минутах ходьбы, дикий помидор растения гораздо выносливее, чем отечественные сорта, но с тем же сладких фруктов толпы теплице, наряду с устойчивыми к гербицидам кукуруза и картофель, которые медленно коричневого цвета на разрезе. В других комнат лаборатории Гао растет новые сорта салата, бананы, райграс, и клубнику.

Но Гао не фермер, и что изобилие не для стола—не Пока, во всяком случае. Она ученый установки, работающей на переднем крае повышение урожая. Каждый из этих различных культур стала мишенью для обычных селекционеров, которые медленно и кропотливо работали, чтобы придать им черты характера, чтобы сделать их более продуктивными, питательный, или выносливыми. Но Гао улучшается их на поразительной скорости с помощью редактора генома CRISPR.

Гао является одним лицом ставка китайского правительства, что CRISPR может превратить снабжения страны продовольствием. Естественная иммунная система бактерий, ТРИФОСФАТЫ был превращен в мощный редактор генома всего несколько лет назад в США и европейских лабораториях. Но сегодня Китай выпускает в два раза больше ТРИФОСФАТЫ-обзоры сельскохозяйственных работ, а второй-место, Страна, США. Объяснение? “Потому что я здесь”, – шутит Гао, который акцентирует большую часть ее речи с надежными, головокружение, инфекционный смех.

В августе 2013 года, ее группа модифицированных ДНК растений с ТРИФОСФАТЫ, первого, и 50-летний исследователь с тех пор написал три десятка публикаций, которые описывают с помощью редактора генома на различных культурах. Даниэль Voytas, растение, генетик из Университета Миннесоты в Сент-Поле, который изобрел более ранние изменения генома системы и который также принял ТРИФОСФАТЫ, говорит Гао является “выдающимся клеточный биолог, который прыгнул на ТРИФОСФАТЫ рано и был на самом гребне волны.”

Но она является далеко не только в Китае. Ее команда является одной из 20 групп, стремящихся использовать CRISPR для изменения генов растений. “Все лаборатории используют ТРИФОСФАТЫ фундаментальных исследований”, – говорит Гао. “Они не могут жить без ТРИФОСФАТЫ”. Китай также расширил деятельность за пределами своих границ в 2017 году, когда государственная компания купила американские швейцарской компании Syngenta—одна из четырех крупнейших в мире сельскохозяйственных предприятий, которая имеет большую команду R&D работает с ТРИФОСФАТЫ—за 43 миллиарда долларов. Это был самый Китай потратил на приобретение иностранной компании, и он создал интимные отношения между правительством, промышленностью и академическими кругами—“вид от третьего … Труа”, что в конечном итоге может воронка интеллектуальной собственности из университетских лабораторий в компании, говорит генетика растений Закари Липпман из лаборатории Колд Спринг Харбор в Нью-Йорке.

Китайские лидеры “хотят стратегически инвестировать в редактирование генома, и [что] я имею в виду, догнать”, – говорит Чжан Бей, который возглавляет команда из 50 ученых Сингента Пекин инновационного центра и работает в тесном контакте с сестрой научно-исследовательского центра в Дареме. “И они тоже хотят быть мировым лидером в этой области”.

Китай может в один день нужно ТРИФОСФАТЫ-модифицированные растения, чтобы обеспечить достаточное количество пищи для своего огромного населения, отмечает исследователь рис литий Jiayang, бывший президент Китайской академии сельскохозяйственных наук в Пекине и вице-министр сельского хозяйства. “Мы должны накормить 1,4 миллиарда человек с очень ограниченными природными ресурсами”, – говорит Ли, который работает в том же месте КАС в Гао, Институт генетики и биологии развития. “Мы хотим получить наибольший выход продукции с наименьшими вход на землю с удобрениями и пестицидами, и порода supervarieties, которые являются вредителями и устойчивых к болезням, а также засухо-и солеустойчивых. Все это означает, что мы должны найти ключевые гены, и работать с ними”.

Читайте также:  Потеряли на море

Перед уборкой эти усилия могут перейти от лабораторий до ферм и таблиц, тем не менее, Китай должен решить, как он будет регулировать ТРИФОСФАТЫ-модифицированные культуры—спорный вопрос во многих странах. В решении 2018, которые потрясли крупные хозяйства, Европейский суд постановил, что такие посевы генетически модифицированных организмов (ГМО), которые нуждаются в строгой регламентации. В отличие от этого, министерство сельского хозяйства США (USDA) освобождает геном-редактировать растений из правила, касающиеся ГМО, как долго, как они были произведены не путем переноса ДНК от других видов, но, вызывая мутации, которая могла произойти естественным путем или с помощью традиционной селекции.

Fields of dreams

Fields of dreams

Команда Гао Caixia растет ТРИФОСФАТЫ-модифицированных штаммов риса в экспериментальной Сырце возле своей лаборатории в Пекине.

ФОТО: СТЕФЕН ЧОУ

Китайские потребители опасаются ГМО-продуктов. В стране строго ограничивает импорт ГМ-культур, и только ГМ-продуктов он растет несколько папайи для внутреннего потребления. Но для ТРИФОСФАТЫ, многие исследователи растительного мира, включенных Липпман, предположим, что Китай будет следовать по стопам Соединенных Штатов.

При любом исходе решения регулирования Китая, это не адрес собственных ограничений ТРИФОСФАТЫ, особенно для изменения признаков растений под влиянием нескольких генов. “Нам еще предстоит решить многие из этих проблем”, – говорит Voytas. Но он ожидает ведущих китайских научных и промышленных толкают в ТРИФОСФАТЫ, чтобы погасить в усовершенствованных методов, а также новых культур. “Китай, безусловно, имеет основания внести свой вклад и сделать открытия на тех границ, особенно сейчас, когда такие большие инвестиции были сделаны.”

Гао не имеет фона сельского хозяйства, и в подростковом возрасте она не мечтает стать завод ученый. “Если я сказал, что я бы солгал,” Гао говорит, снова смеется.

Старшеклассники в Китае взять стандартный экзамена гаокао, и их эффективность приводит к услугам в конкретной специальности в конкретных университетах. “Я думал, что было бы очень хорошо, чтобы быть врачом, но я был не на этом уровне”, – говорит Гао. Ей предложили место в аграрный университет. “Я думал, что было прекрасно, потому что в противном случае я был бы весьма смущен, чтобы вернуться в среднюю школу на следующий год, чтобы сдать экзамен еще раз.”

Все недостатки образовательной системы, которая ставит потребности страны выше индивидуальных желаний, это помогает построить сильную исследований сельского хозяйства Китая. И народ поддерживает его деньгами. В 2013 году, последнем году, за который USDA имеет сравнительные показатели, государственное финансирование Китая сельскохозяйственных исследований приблизился к 10 млрд—более чем вдвое больше, чем правительство США потратило—и его поддержали более 1100 сельскохозяйственных научно-исследовательских институтов. “Я, конечно же, надо обратиться за все мои гранты, но процент моих предложений, что вам финансируемых кажется выше, чем в остальном мире”, – говорит Гао.

Гао сразу не охватить ТРИФОСФАТЫ после прочтения исторического исследования в июне 2012 года, который показал, как трансформировать бактериальную систему в инструмент для изменения геномов. Ее лаборатории в то время был устойчивый успех с более громоздкий редактор генома, транскрипции activatorlike эффекторные нуклеазы (Тален), система Voytas придумали. “У нас были выведены из строя более 100 генов с ТАЛЕНЕ, и мы так гордились”, – говорит Гао. “И вы думаете, ‘новая технология, аррргх, мы должны попробовать его или нет?”

Первый успех—ее ТРИФОСФАТЫ Гао доказательств — принцип редактирования ДНК растений—была с рисом, который имеет геном в одну восьмую размера одного человека. Но вскоре она решается пшеницы, которая имеет шесть наборов хромосом и генома почти в шесть раз больше, чем у человека. В Тур де силу эксперимента, опубликованные в природе биотехнологии в июле 2014 года, Гао группа показала, как ни Тален или гораздо проще ТРИФОСФАТЫ может парализовать выработку белка, что заставляет пшеницы восприимчивы к мучнистой росе, грибковая болезнь, которая широко повреждений урожаи. С традиционной селекции, “это было бы кошмаром, если не невозможно”, – говорит Липпман, потому, что пшеница имеет шесть копий ключевого Гена, и выбив всех из них заняло бы несколько поколений.

Читайте также:  Прощупывание эволюционная загадка

CRISPR может легко изменить несколько генов в одном шаге, и это быстрее и проще, чем Тален. Но ТРИФОСФАТЫ имеет свои пределы: в бумажном виде на 19 апреля вопрос о науке, Гао лаборатории показали, что один из популярных ТРИФОСФАТЫ вариации называемых базовых редакторов делает много нежелательных “пробить” мутаций. И хотя ТРИФОСФАТЫ эффективно выбивает существующих генов, поставив многочисленных свойств растений в пределах его досягаемости, он не сможет эффективно добавлять новые гены. “Мы не настолько хороши в этом”, – говорит Гао. Никто не является. Гао отмечает ее лаборатории удается лишь около 1% времени, но это—и остальные растения ТРИФОСФАТЫ мира—пытается улучшить эти шансы.

Исследователи ТРИФОСФАТЫ также ищут простые способы, чтобы получить компоненты редактора—обычно геномов двух или более генов—через грубые стены, которые защищают клетки растений. На сегодняшний день ученым зависят от громоздких устройств для инъекций, известной как генное оружие или на растущей специализированным заводом-заражения бактериями, чтобы доставить ТРИФОСФАТЫ аппарата. Но новые приобретения в Китае, Сингента, может есть более элегантный подход. Его подразделение Северной Каролины разработала пыльцы кукурузы для доставки машины ТРИФОСФАТЫ в клетки, где он вносит правки, а затем исчезает. Предварительные данные, сообщили в апрельском номере журнала Природа биотехнологии, показана стратегия работы в пшенице и несколько растительных видов.

Скорее всего, ученым еще нужно определить правильные гены манипулировать, говорит генетик Кэтрин Feuillet, который ранее возглавлял кроп Сайенс “Байера” и сейчас является главным научным сотрудником отдела земледелия Инари, запуск в Кембридже, штат Массачусетс. (Фирма имеет лицензию технологии Липпман и он является консультантом.) Изменение одного гена для борьбы с вредителями или грибком стало “хлебом и маслом “биотех”,” Feuillet говорит, а несколькими генами, часто неизвестные—влияют ценных признаков, таких как урожайность, засухоустойчивость и способность выживать без агрохимикатов. “Человек, который может предсказать, что если вы делаете это изменить, это производительность у вас-это победитель всей игры,” Feuillet говорит.

Хотя Гао, Беи, а остальное из Китая ТРИФОСФАТЫ растительных сообществ готовы развязать щедрот отредактированы культур, их правительство сначала нужно уточнить свою регулятивную политику. Многие наблюдатели агропрома думаю, что он ждет, чтобы увидеть, как общественность реагирует в Соединенных Штатах, как там с цыпочках в будущее. В феврале, Calyxt—в Миннеаполисе, штат Миннесота, компания, Voytas соучредителем—вывел на американский рынок первый ген-отредактированы пищевых продуктов, “здоровой” соевое масло создано с ТАЛЕНЕ, что он продает в пищевой промышленности. Calyno на нефть, компания может похвастаться, нулевой транс-жиров, 80% олеиновой кислоты, и “три раза СРЮ жизни и продлевает срок годности.”

Corteva, Уилмингтон, штат Делавэр, скорее всего, принесет первые ТРИФОСФАТЫ урожай на рынок, и это тоже далеко не один, которые помогут накормить мир. Corteva—DowDuPont сельскохозяйственных руки, теперь ребрендинг с потребителем-содружественная наименование—удален ген, для того, чтобы улучшить то, что известно как восковидной кукурузы, который промышленность использует, чтобы сделать блестящую бумагу и для загущения пищи. Нил Гаттерсон, главный директор по технологиям Corteva, говорит, что компания надеется, что ее новое, даже waxier кукуруза поможет общественности становятся все более комфортно с концепцией ТРИФОСФАТЫ-астрология. “Людям не нравится сочетание технологий и продуктов в одном предложении, конечно, не в одну и ту же фразу”, – говорит он.

Для Corteva, Сингента, а других два больших АГ компаниям “БАСФ” и “Байер” (которая приобрела “Монсанто” в прошлом году)—долгая игра, чтобы использовать ТРИФОСФАТЫ разработать более совершенные версии своих серьезных дельцов, “элитных” сортов разнообразных культур, которые имеют большой коммерческий рынок. Они продают десятки видов элитных семян—кукурузы, например, инбредных штаммов, которые стабильно высокие урожаи и надежными устойчивость к гербицидам. Создание генетической чистоты, необходимых для элитных сортов обычно занимает традиционной селекции многих поколений растений, и ТРИФОСФАТЫ рассматривается как отличный способ быстро улучшить. Ранее методов проектирования завода может привести к нежелательным геномные изменения, которые должны быть кропотливо перебраны.

Читайте также:  "Этичный" яйца можно сохранить суточных цыплят от бойни

Fields of dreams

Fields of dreams

Лаборант в компании Syngenta в Пекине инновационного центра движется геном-редактировать ростки сои на свежие питательные среды.

ФОТО: ДЖОН КОЭН/НАУКА

Китайское правительство понять, что будет поддерживать современные редактирование генома растений в 5-летний план, выпущенные в 2016 году, и для многих наблюдателей покупку Сингента подтвердил, что. “У них был план в течение многих лет теперь, и я думаю Сингента приобретение было частью этого плана с самого начала”, – говорит пищевыми продуктами ученый Родольф Barrangou, ведущую ТРИФОСФАТЫ исследователь, который ранее возглавлял геномики НИОКР в Dupont и теперь в Государственном Университете Северной Каролины в роли.

Barrangou предполагает, что китайское правительство сдержанно о том, как он будет регулировать ТРИФОСФАТЫ-модифицированных растений по стратегическим соображениям. “С точки зрения трюкачество, не исключено, что они будут делать объявления, когда они готовы дать зеленый свет одновременно со своими продуктами?”

Это слишком рано, чтобы сказать, что ТРИФОСФАТЫ Сингента кроп будет пытаться взять на рынок первым, если Китай дает зеленый свет, говорит У Gusui, возглавляющий исследования семян на объекте Северной компании Каролина. “Это может быть томатный, могут быть кукуруза, в зависимости от прогресса в ближайшие 2 или 3 лет.” Но он говорит Сингента видит ТРИФОСФАТЫ-модифицированной кукурузы как большие возможности в Китае, который становится все более гектаров кукурузы, чем любой другой культуры. Урожайность с одного гектара составляет лишь 60% из тех в США, так как кукуруза ухо черви часто ослабляют китайской культур. Грибок процветает в ослабленные растения, производящие токсин, который делает результирующий уши, непригодных для кормления животных. В результате Китай должен импортировать много кукурузы. (По данным министерства сельского хозяйства США, 82% из США, выращенного зерна был спроектирован, чтобы иметь бактериальный ген, который делает его устойчивым к уху червей.)

ТРИФОСФАТЫ может позволить Сингента быстро изменить кукурузы геномов ввести сопротивление насекомого или иные черты характера, укрепления поставок китайских продуктов в процессе трансформации АПК есть. Рынок семян в стране около 3000 компаний, и никто не имеет более 10% доли кукурузы, – говорит Ву. “Сингента ставит много внимания, чтобы расти в Китае, чтобы стать ведущей семенной компании. На рынке Китая в целом, если он модернизирует, как США и модернизированы, может быть столь же большой, как и на рынке США.”

Гао имеет свою собственную претендентов, чтобы быть первым в Китае ТРИФОСФАТЫ культур: различные виды ароматного риса—“это легко сделать, и очень популярны”,—говорит-и она пшеницы, устойчивых к мучнистой росе. Независимо от того, какие посевы делают это для фермеров во-первых, говорит Гао, они, вероятно, прибудут задолго до всяких ТРИФОСФАТЫ-производные лечение достигает поставляется в кабинете врача или животноводческой продукции на рынок. Культуры могут иметь более низкий профиль, но исследование также представляет меньше рисков и этических дилемм. В движение огромные инвестиции в Китае, это также гораздо дальше.

Просто спросите Гао. Если китайские регуляторы открывают двери для ТРИФОСФАТЫ-модифицированной пищи, как долго это займет, прежде чем что-то в одном из ее номеров или теплицы могут быть готовы для посадки на коммерческой ферме? “Шесть месяцев”, – говорит она. “Вот почему мы работаем с ТРИФОСФАТЫ”.

И Гао не смеяться, когда она так говорит.

Эта история была поддержана Пулитцеровского центра.

Оцените статью
YouTesla.ru
Добавить комментарий