تقنيات تحرير الجينوم في فطر المحار باستخدام CRISPR/Cas9
دراسة غير تقليدية
ترجمة وعرض: محمود سلامه الهايشه - مصر
في العصر الحديث، أصبحت تقنيات تحرير الجينات أداة محورية في تحسين المحاصيل الزراعية والكائنات الحيّة، بما في ذلك الفطريات. ومن بين الفطريات الزراعية الهامّة، يبرز فطر المحار (Pleurotus ostreatus) كواحد من أكثر الأنواع شيوعاً في الصناعة الغذائية. لذلك، ركَّز هذا البحث على استخدام تقنية CRISPR/Cas9 لتطوير تقنيات تحرير الجينوم في هذا الفطر بطريقة فعّالة وآمنة، مع الحفاظ على خلو السلالات الناتجة من الحمض النووي الأجنبي.
خلفية البحث
يتميّز فطر المحار بمرحلة حياتية فريدة تُعرف بالطور ثنائي النوى (Dikaryotic Stage)، حيث توجد نواتان مختلفتان في كلّ خلية دون حدوث إندماج. هذا الطور يمثل تحدّياً كبيراً في تطبيق تقنيات تعديل الجينات، حيث تصبح أنظمة التحرير الجيني التقليدية أقل فعّالية. لذا، تمثّل معالجة هذه التحدّيات خطوة نحو تعزيز الإنتاج وتحسين الصفات الجينية للفطر.
منهجية البحث
إعتمدت الدراسة على استخدام استراتيجية مبتكرة تعتمد على نقل كاس9 (Cas9) و (RNA) الموجّه بين النوى (Trans-nuclei CRISPR/Cas9) في الطور ثنائي النوى. وتمّ اختيارُ نوعان من السلالات المونونكارية ( PC9و #61) لتنفيذ التجارب، حيث تمّ إجراء التحرير الجيني عبر الطور ثنائي النوى باستخدام إشارات المورثات المستهدفة. كما تمّ استخدام أساليب مثل (PCR)، وتصوير نمو السلالات، والتسلسل الجينومي الكامل للتحقّق من النتائج، وضمان خلو السلالات الناتجة من أية مواد وراثية غريبة.
النتائج الرئيسية
1. فعّالية عالية لنظام (CRISPR/Cas9): أدى استخدام تقنيات (CRISPR/Cas9) إلى تحقيق تحرير جيني فعّال مع اختلافات طفيفة بين السلالات من حيث الكفاءة. وظهر أنّ الطفرات كانت مستقلّة الحدوث خلال مراحل النمو.
2. إزالة الحمض النووي الأجنبي: أوضحت نتائج البحث إمكانية تحرير الجينوم دون إدخال أي حمض نووي خارجي، ممّا يسهم في تطوير سلالات آمنة يمكن إستخدامها على نطاق واسع في الزراعة.
3. فصل الطور ثنائي النوى: نجحت التجارب في استخدام تقنية العزل البروتوبلاستي لفصل المكوّنات ثنائية النوى إلى سلالات مونونكارية، ممّا ساعد على التأكّد من نقاء السلالات وجودتها.
4. تحليل النتائج بدقّة: أظهرت التحليلات الجينية، مثل تقنية (k-mer) لتسلسل الجينوم، أنّ كافّة السلالات الناتجة تخلو من أي بقايا للبلازميد أو المادة الوراثية الأجنبية.
الأهمية الزراعية
تعتبر هذه الدراسة الأولى من نوعها التي تستخدم نظام (CRISPR/Cas9) في تحرير الجينوم في الفطريات مع ضمان عدم إدخال أجزاء غريبة من الحمض النووي. هذه التقنية تعزّز من أمان وفعّالية تحرير الجينات، ممّا يجعلها خياراً مثاليًّا لتطوير أصناف محسّنة من الفطر للإستهلاك البشري. كما أنّ غياب المادّة الوراثية الغريبة في السلالات المعدّلة يجعلها متوافقة مع اللوائح الصارمة التي تحكم الكائنات المعدّلة وراثيًّا في العديد من البلدان.
الخاتمة
تشكّل هذه الدراسة نقلة نوعية في مجال تحرير الجينات للفطريات الزراعية، خاصّةً فطر المحار. إنّ المنهجية المستخدمة تفتح آفاقاً جديدة لتحسين إنتاجية المحاصيل دون المساومة على سلامة السلالات المعدّلة، ممّا يجعلها خطوة نحو تبنّي تقنيات زراعية مستقرّة ومستدامة في المستقبل.
# لمن أرد الإطلاع على البحث كامل فيمكن تنزيله من خلال الرابط التالي:
Daishiro Koshi et al., Applied Microbiology and Biotechnology (2024) 108:548:
