قد تسمح طريقة طعوم جديدة بتحرير الجينات في نباتات مثل الكاكاو والقهوة والأفوكادو التي يصعب تعديلها حاليًا. أظهر الباحثون أن هندسة الجذور لإنتاج مكونات CRISPR يمكن أن تحرر الأفرع من النباتات غير المعدلة. يعد هذا النهج بتطبيق أوسع للتحسينات الجينية الدقيقة في الزراعة.
يوفر تحرير الجينات باستخدام CRISPR طرقًا دقيقة لتعزيز إنتاجية النباتات وتغذيتها، وهو أمر حاسم لمواجهة التأثير البيئي للزراعة، وارتفاع أسعار الغذاء، وتحديات المناخ وسط نمو السكان. ومع ذلك، تطرح العديد من النباتات صعوبات بسبب جدران الخلايا الصلبة وتحديات إعادة توليد نباتات كاملة من الخلايا المعدلة. تقنيات تقليدية مثل الإطلاق الحيوي —إطلاق حبيبات مشبعة بالحمض النووي— أو استخدام Agrobacterium تضيف حمضًا نوويًا إضافيًا، مما يثير لوائح صارمة، بخلاف الطفرات الصغيرة الشبيهة بالطبيعية التي غالبًا ما يعاملها المنظمين كتربية قياسية.
في عام 2023، طور فريدريش كراغلر في معهد ماكس بلانك لفسيولوجيا النبات الجزيئية في ألمانيا حلاً مبتكرًا. قام فريقه بهندسة جذور النباتات لإنتاج أحماض نووية ريبوزية متنقلة مشفرة للبروتين Cas والحمض النووي الريبوزي الدليلي لـCRISPR. من خلال طعم الأفرع غير المعدلة على هذه الجذور، حققوا تحرير الجينات في الأفرع والبذور. يستفيد هذا من نقل الـRNA الطبيعي للنباتات من الجذور إلى الأجزاء الجوية.
أبرز أوغو روغو في جامعة بيزا في إيطاليا، مع زملائه، هذا في ورقة نشرت في International Journal of Molecular Sciences (DOI: 10.3390/ijms26199294). «ما زال في المرحلة الأولية، لكن هذه التقنية لها إمكانيات كبيرة»، قال روغو. تسمح تعددية الطعوم بدمج نباتات بعيدة الصلة، مثل أفرع الطماطم على جذور البطاطس، مما يمكن تحرير أنواع مثل دوار الشمس والأشجار والكاكاو والقهوة والكسافا والأفوكادو حيث تفشل الطرق المباشرة.
«يعطي الطعوم إمكانية استخدام نظام CRISPR في الأشجار أو في نباتات مثل دوار الشمس»، لاحظ روغو. أضاف جوليان هيبيرد في جامعة كامبريدج: «يمكنك استخدام الجذور لتوصيل Cas9 ودليل التحرير إلى جميع أنواع الصنفات المتفوقة». أكد رالف بوك، أيضًا في معهد ماكس بلانك، الكفاءة: «صنع الجذر المتحول الوراثيًا ليس جهدًا كبيرًا، نظرًا لأنه يحتاج فقط إلى صنعه مرة واحدة، ثم يمكن استخدامه إلى الأبد ولأنواع متعددة».
بالنسبة للعنب، حيث لا تتجدد بسهولة إلا صنفات مثل شارودوناي، يمكن لجذر شارودوناي معدل نقل سمات مثل مقاومة الأمراض إلى جميع الصنفات. يتخيل روغو نهجًا هجينًا، باستخدام جذور للـAR Nm الكبيرة لـCas9 وفيروسات للـARN الدليلي، مما يوسع المحاصيل القابلة للتحرير دون إدخالات DNA غير مرغوبة.