Forscher der Mizzou züchten Reispflanzen, die eine verheerende Krankheit abwehren können
Für die genetische Veränderung nutzte das Team das von der KI entwickelte Open-Source-Tool OpenCRISPR-1, das zuvor nur an Tierzellen getestet worden war
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Forscher der University of Missouri haben Reispflanzen gezüchtet, die gegen die Bakterienfäule resistent sind – eine verheerende Krankheit, die eine der weltweit wichtigsten Nahrungspflanzen bedroht.
Dieser Durchbruch könnte Landwirten in Teilen Asiens und Afrikas helfen, wo die Krankheit Ernten vernichten und die Lebensgrundlage der Menschen gefährden kann.
Unter der Leitung von Bing Yang, einem „Curators’ Distinguished Professor“ am College of Agriculture, Food and Natural Resources, eröffnet diese Arbeit neue Möglichkeiten für die Entwicklung widerstandsfähigerer Nutzpflanzen, die auch anderen landwirtschaftlichen Herausforderungen standhalten können.
„Die Bakterienfäule kann bei Reisernte verheerende Schäden anrichten und sowohl den Ertrag als auch die Qualität mindern, was Landwirte, die auf dieses Grundnahrungsmittel angewiesen sind, vor große Herausforderungen stellt“, sagte Yang. „Unser Labor untersucht, wie die Bakterienfäule auf genetischer Ebene mit Reis interagiert – Erkenntnisse, die uns helfen, Wege zu finden, um die natürlichen Abwehrkräfte der Pflanze zu stärken.“
Züchtung widerstandsfähigerer Nutzpflanzen
Bevor Landwirte von den Ergebnissen dieser Arbeit profitieren können, muss das Mizzou-Team seine Erkenntnisse zunächst von einer Laborlinie auf kommerziell angebaute Reissorten übertragen. Die Forscher müssen zudem weitere Tests durchführen, regulatorische Anforderungen erfüllen und Industriepartner finden, die bei der Kommerzialisierung der daraus resultierenden Sorten helfen.
Auch wenn es noch mehrere Jahre dauern mag, bis Landwirte die an der Mizzou entwickelten Reispflanzen anbauen können, sieht Yang Möglichkeiten, denselben Ansatz auf andere Kulturpflanzen wie Mais und Sojabohnen anzuwenden.
„Unser jüngster Durchbruch ebnet den Weg für die Erforschung genetischer Lösungen für eine Reihe von Herausforderungen, mit denen Landwirte in ganz Missouri und landesweit konfrontiert sind – von verheerenden Pflanzenkrankheiten bis hin zu Dürre und extremen Temperaturen“, sagte Yang, ein Forscher am Bond Life Sciences Center. „Durch die Entwicklung von Kulturpflanzen, die diesen Belastungen besser standhalten können, können wir Landwirten helfen, ihre Erträge zu sichern, die Widerstandsfähigkeit der Landwirtschaft zu stärken und sich auf ein zunehmend schwieriges Anbauumfeld vorzubereiten.“
Ein KI-gestütztes Tool eröffnet neue Möglichkeiten
Im Zentrum des Durchbruchs der Mizzou steht OpenCRISPR-1, ein mithilfe künstlicher Intelligenz entwickeltes Werkzeug zur Genbearbeitung.
Die Genbearbeitung ermöglicht es Forschern, gezielte Veränderungen an der DNA eines Organismus vorzunehmen, beispielsweise Gene zu verändern, die Pflanzen anfällig für Krankheiten machen. OpenCRISPR-1 wurde ursprünglich vom kalifornischen Biotechnologieunternehmen Profluent entwickelt und zuvor an tierischen Zellen getestet. Yangs Team passte das System für den Einsatz bei Reis an.
„Im Gegensatz zu proprietären Werkzeugen zur Genbearbeitung, für deren kommerzielle Nutzung möglicherweise Lizenzvereinbarungen erforderlich sind, ist OpenCRISPR-1 Open Source und steht für die Forschung und Kommerzialisierung der Genom-Bearbeitung von Nutzpflanzen kostenlos zur Verfügung“, sagte Yang. „Diese Zugänglichkeit gibt Forschern und Unternehmen mehr Flexibilität, neue genetische Lösungen zu erforschen und Pflanzensorten mit wertvollen landwirtschaftlichen Eigenschaften zu entwickeln.“
Der Artikel „AI-designed OpenCRISPR-1 enables efficient targeted mutagenesis and prime editing in rice“ wurde in aBIOTECH veröffentlicht.
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