Геномик судлалын орчин үеийн аргууд ба тэдгээрийн ач холбогдол

• 

  Нийтлэсэн Б Нямдаваа
• 2020-03-18
• 1364

Хүн төрөлхтөн өөрсдийн хэрэгцээ шаардлагад тулгуурлан ургамлын генетик бүтцийг хувирган өөрчлөлт оруулж буйг Ургамлын биотехнологи гэж тодорхойлж байна.

Ургамлын биотехнологийн хөгжил сонгодог селекци болон эрлийзжүүлэгийн аргаар хүнсний ургамлын ургацыг нэмэгдүүлэх туршилт судалгааны ажлаас эхэлсэн түүхтэй бөгөөд шинэ арга зүй, орчин үеийн техник технологи хөгжсөнөөр өнөө үед аливаа ургамлын өсөлт, хөгжил, бодисын солилцооны явцад оролцдог аливаа генийг хувирган өөрчлөх замаар ургацын чанарыг сайжруулж, бүтээмжийг нэмэгдүүлэх болсон.  

Ургамлын молекул анализыг ганц генийн түвшинд тодорхойлж хийдэг байсан үе аль хэдийн ард хоцорчээ. Харин геномик судалгааны дүнд тухайн организмын геномын бүтэц зохион байгуулалт, генүүдийн харилцан үйлчлэл, тэдгээрийн хооронд явагдаж буй урвал, үйл явц зэрэгт бүхэлд нь дүн шинжилгээ хийх боломжтой болсон төдийгүй энэ нь ДНХ-р кодлогдсон мэдээлэлд суурилдаг тул молекул анализыг ганц бус олон зүйлд хамааруулахын зэрэгцээ өөр хооронд нь харьцуулах түвшинд хүрч өргөжиж байна.

Ийнхүү геномик судалгаанд суурилсан, сүүлийн үед гарсан сэтгэл хөдөлгөм төдийгүй бидний эргэн тойрон дахь ургамлын амьдралын зарим үйл явцыг бүрэн өөрчлөх боломжтой олон бүтээлүүдээс түүвэрлэн толилуулъя. Үүнд:

АНУ-ын хөдөө аж ахуйн яам болон Иллинойсын их сургуулийн судлаачид  тамхины ургамлын (Nicotiana tabacum cv. Petite Havana) эсийн нарны гэрлийг биомасс болгодог фотосинтезийн механизмыг ген трансформацийн аргаар өөрчлөн бүтээмжийг нь 40%-иар нэмэгдүүлсэн тухайгаа “Science” сэтгүүлд хэвлүүлсэн байна. Энэ нь сүүлийн жилүүдэд хийгдэж буй шинжлэх ухааны  “далайцтай” нээлтүүдийн нэг маргаангүй мөн билээ. Хэрэв энэхүү үзүүлэлтийг ихээхэн ургац өгдөг үр тарианы ургамалд хэрэглэж чадвал энэ нь био түлш дээр суурилсан сэргээгдэх эрчим хүчний эдийн засгийг эрс нэмэгдүүлж, малтмал түлшний хэрэглээг эрс бууруулж болзошгүй юм. 

Мөн Бангладешийн эрдэмтэд биотехнологийн аргаар шавжнаас хамгаалагдсан Bt хаш (Leucinodes orbonalis G.)  болон байгаль дээрх уламжлалт аргаар ургуулсан хаш (Solanum melongena L.) ургамлын ялгааг судалж үзэхэд шавжинд тэсвэртэй сортуудын жимсний ургалт нь нэмэгдэж, хортон шавжнаас үүсэлтэй жимсний халдвар хамгийн бага бөгөөд пестицидийн хэрэглээг бүрмөсөн зогсоосон төдийгүй бусад шавжнуудад хор нөлөө үзүүлэлгүй илүү их эдийн засгийн өгөөж өгч буйг тогтоожээ. Энэ баримт нь биотехнологийн аргаар сайжруулсан ургамлын ургац нь аюулгүй, эдийн засаг болон байгаль орчинд асар их ашиг тустай гэх бидний эртний үзэл санааг дахин баталж байгаагаас гадна, цаашлаад бүр чухал нь биотехнологийг дахин анхаарлын төвд авчирч хэрэглээг нь нэмэгдүүлэхийг шаардаж байгааг харуулж байна. Өндөр хөгжилтэй улс орнуудаас бүрдэх Европын Холбоо одоог хүртэл энэхүү инженерчлэлийн урсгалыг хуулиар хязгаарлаж байгаа хэдий ч Бангладеш өөрийн эрдэмтдийн зүтгэлийн  дүнд энэхүү ногоон империализмыг даван, биотехнологийн аргаар гарган авсан үр тарианы хэрэглээгээрээ хөгжиж буй орнуудын дунд тэргүүлж байна. 

Вашингтоны их сургуулийн биологичид гэр доторх агаарын хорт бодисуудыг шүүн цэвэрлэхэд туслах тасалгааны Потос айргана VD3 ургамлыг генетик инженерчлэлийн аргаар зохион бүтээжээ. Тэд хавдар үүсгэх бололцоотой дэгдэмхий органик нэгдлүүдийг задлахад тусалдаг, хөхтөн амьтдад элбэг тохиолддог P450 2e1 генийг туулайнаас авч, чөтгөрийн айргана буюу Epipremnum aureum A. ургамлын геномд суулгасан. Энэхүү ургамал нь 6 хоногийн дотор агаар дахь бензолын хэмжээг 4.7 дахин багасгаж, 800мг/м³ хлороформын хэмжээг “0” болтол нь өөртөө шингээн нүүрстөрөгчийн давхар исэл ба хлоридын ион гэх мэт өөрийн өсөлтөд ашигтай нэгдэл болгон задалж ашигласан. Энэхүү ургамлыг Канад улсад аль хэдийн худалдаанд гаргасан ба АНУ-д удахгүй хэрэглэгчдийн гарт хүргэх сурагтай байна. 

Өнгөрсөн жил “CRISPR” технологийг ургамлын геномын болон эпигеномын засвар, транскриптомын зохицуулалт зэрэгт ашигласан эрдэм шинжилгээний судалгаануудын тоо ихээхэн өргөжсөн байна.  Харин одоо бидний өдөр тутамд тулгарч буй бэрхшээлүүдийг шийдвэрлэхэд чиглэсэн шийдлүүдийг боловсруулсан ажлуудаас дор дурдъя. Үүнд:

Дэлхийн дулааралтай 5 янзын аргаар шууд тэмцэх зорилгоор “CRISPR”-ийг ашиглан мутант ургамлуудыг тус тус гарган авсан: 1) Давслаг, хүчиллэг хөрс, ган гачиг, нарны хэт ягаан туяа гэх мэт тохиромжгүй орчинд өндөр тэсвэртэй. 2) Агаар болон хөрсөн дэх азотыг өөрөө исэлдүүлэн ашиглах чадвартай. 3) Хаягдал багатай, хадгалах хугацаа урттай. 4) Малын хоол боловсруулах эрхтэнд амархан задардаг. 5) Илүү их хэмжээний нүүрстөрөгчийг задалдаг. 

Улаан лоолийг тун удахгүй усан үзэм шиг багцаар нь агуулахад, байшингийн дээвэр дээр аль эсвэл бүр сансарт ургуулах боломжтой болно. Энэ судалгаа нь бага талбайд ургуулах, эсвэл гол, горхи руу урсдаг хэт их бордоо нэмэлгүйгээр их хэмжээний шинэ сортын ургац хэрхэн авч болохыг харуулсан.

Миннесотагийн их сургуулийн судалгааны баг генийн инженерчлэлийг илүү хурдан болгох шинэ арга боловсруулсныг “Nature Biotechnology” сэтгүүлд саяхан хэвлэжээ. “Де ново меристемийн индукц” гэх энэхүү арга нь ургамлын өсөлтийг зохицуулагч гормонууд ба генийг засах урвалжуудыг эх ургамлын соматик (биеийн) эсүүд дээр шууд үйлчилснээр зорилтот ДНХ-ийн өөрчлөлт бүхий нахиа үүсгэдэг меристемийг өдөөж, тухайн генийн засварыг дараагийн үеийн ургамлуудад дамжуулж өгдөг.  Ингэснээр ургамлын генийг өөрчлөхөд шаардагдах хугацаа есөн сар байсныг хэдхэн долоо хоног болгон эрс багасгаж, тодорхой төрөл зүйл, сортоор хязгаарлагддаг байсан эдийн өсгөврийн аргыг бүрмөсөн халж, өндөр түвшний ариутгасан лабораторийн шаардлагагүйгээр генийн өөрчлөлттэй ургамал гарган авах боломжийг жижиг лаборатори, хувийн компаниудын судлаачдад олгож байна. 

 

Ашигласан эх сурвалжууд:

L. Val Giddings, “Looking Back at 2018’s Innovations in Agricultural Biotechnology”, 2019.

https://itif.org/publications/2019/01/07/looking-back-2018s-innovations-agricultural-biotechnology

L. Val Giddings, “Pivotal & Recent Developments in Gene Editing”, 2020.

https://medium.com/@ITIF/pivotal-recent-developments-in-gene-editing-3466988d16b0

Мэдээг бэлтгэсэн: Биологийн хүрээлэнгийн Ургамлын биотехнологийн лабораторийн эрдэм шинжилгээний дадлагажигч ажилтан Э.Энхжин

Хянан тохиолдуулсан: Биологийн хүрээлэнгийн Ургамлын биотехнологийн лабораторийн эрхлэгч, доктор, дэд профессор, эрдэм шинжилгээний тэргүүлэх ажилтан Ю.Оюунбилэг

---

Бусад мэдээлэл