تولید محصولات گیاهی با استفاده از روشهای سنتی (اصلاح نباتات) ناکارآمد، غیرقابل پیشبینی و طولانی است.
هرچند گیاهان تراریخت (GMO) با سرعت بیشتری رقمهای متنوع تولید میکنند، اما پذیرش آنها با چالشهایی پیچیده همراه است. بسیاری از کشورها علی رقم ایمن بودن این محصولات حاضر به مصرف آنها نیستند. به نظر میرسد تکنولوژی جدید ویرایش ژنوم بنام CRISPR جایگزینی مناسب برای روش تولید گیاهان تراریخت باشد.
اصلاح ژنتیکی در مقابل ویرایش ژنتیکی
جالب است بدانید گیاهان تغییریافته با استفاده از تکنیک ویرایش DNA جز محصولات GMO طبقه بندی نمیشوند. برخلاف روش تولید GMO، در تکینیک CRISPR یک ژن جدید از جانور یا باکتری به گیاه وارد نمیشود، بلکه با تغییر مستقیم کدهای ژنتیکی صفت جدید ایجاد میشود.
کریسیپر تناوب های کوتاهِ پالیندرومی فاصله دارِ منظمِ خوشه ای ویک ابزار دفاعی در باکتری است. دانشمندان از این سیستم برای اصلاح خطاهای ژنتیکی، ایجاد تغییرات ژنتیکی جدید برای بهبود محصولات گیاهی و ... استفاده میکنند.
لازمه استفاده از CRISPR ، داشتن اطلاعات کافی در مورد ژن کنترل کننده صفت مدنظر است. بعنوان مثال با ویرایش ژن GA20-ox (کد کننده ژیبرلین) نوعی چمن تولید شد که رشد آن از لحاظ ارتفاع اصلاح شد و به دفعات کمتری جهت چمن زنی نیاز داشت.
سیستم CRISPR از دوبخش تشکیل شده است: پروتئین Cas9 که DNA را برش میدهد و یک ملکلول RNA که جایگاه ورود ژن به DNA را مشخص میکند. به منظور استفاده از این سیستم در گیاهان، ژنهای CRISPR که ماشین ویرایش CRISPR-Cas9 را کد میکنند میبایست وارد DNA سلول شوند. هنگامی که ژنهای CRISPR-Cas9 فعال هستند بخش مورد نظر مجددا بازنویسی شده وصفت جدید بروز میکند. اما وارد کردن ژنهای CRISPR-Cas9به خودی خود نوعی محصول تراریخت ایجاد میکند که نیازمند استراتژی جدیدی برای رفع آن است. گیاهان یکساله در فاصله زمان کوتاهی بذر تولید میکنند. در نتیجه، بذرهایی تولید میشود که فاقد ژنهای CRISPR هستند اما صفت جدید را دارند. درحالیکه، در گیاهان چندساله دوره بذردهی طولانی بوده و به زمان بیشتری برای تولید بذرهای فاقد ژن CRISPR نیاز دارند.
دانشمندان سیستم جدیدی از CRISPR را در گیاهان، بدون وارد کردن ژنهای خارجی باکتریایی پایه ریزی کردند. در این روش ابتدا یک باکتری اگروباکترویم حاوی ژنهای CRISPR مهندسی شد. سپس ایمپلنتهای گیاهی با باکتری تلقیح شده و چندین روز انکوبه شدند. باکتری سلول را آلوده کرده و ژنهای سیستم CRISPR را وارد آن میکند. پس از تشخیص گیاهان تغییر یافته، آنها باززا میشوند تا گیاه کامل تولید شود.از آنجا که ژنهای باکتری یا ژنهای کریسپر قسمتی از ژنوم گیاهی در این سلولها نیستند بنابراین چنین محصولاتی GMO در نظر گرفته نمیشوند.