...
In grote lijnen zijn de technieken te groeperen aan de hand van het opgeleverde gewas dat:
Nieuw DNA bevat
Veranderd DNA bevat
Geen nieuw of veranderd DNA bevat
Voor 1. (nieuw DNA) worden de volgende technieken gebruikt:
Cisgenese
Intragenese
Sequence-specific nuclease technologie (SSN-3)
Voor 2. (veranderd DNA) worden de volgende technieken gebruikt:
Sequence-specific nuclease technologie (SSN-1,2 en 3)
Oligo-directed mutagenesis (ODM)
Voor 3. (geen nieuw of veranderd DNA) worden de volgende technieken gebruikt:
Sequence-specific nuclease technologie (SSN-3)
RNA dependent DNA methylation
Reverse breeding
Induced early flowering
Grafting on GM rootstock
Korte uitleg over de verschillende genoemde technieken:
...
Een voorbeeld hiervan is de ontdekking van een gen voor schurftresistentie bij appel in 1953. Ondertussen heeft het, door klassieke veredeling, 70 jaar geduurd voor er een schurftresistente appel (Natyra) beschikbaar was die én goed smaakt én goed bewaarbaar is. Tegenwoordig zou dit proces veel sneller kunnen gaan. Uiteindelijk was in 1953 al bekend welk gen precies nodig was.
Intragenese. Deze methode lijkt sterk op cisgenese, alleen worden ‘eigen’ genen veranderd. Er wordt bijvoorbeeld een andere promotor aan een gen gekoppeld die ervoor zorgt dat het gen veel actiever wordt. Al het materiaal (promotors en genen) is, net als bij cisgenese, ‘eigen’. Alleen is het vrijwel ondenkbaar dat in de ‘natuur’ dergelijke combinaties zullen ontstaan. Zo kan bijvoorbeeld een gen voor pigmentatie actiever gemaakt worden door er een andere promotor voor de plaatsen.
Sequence-specific nuclease technologie (SSN). Een heel aantal methodieken, waaronder CRISPR-Cas, die gebruikt worden om zeer gericht veranderingen in het DNA aan te brengen vallen onder deze groep. Op specifieke plaatsen wordt een knip aangebracht in het DNA waarna het eigen herstel mechanisme (dat eigenlijk altijd en overal met het DNA bezig is) de knip gaat herstellen. Het herstel kan echter beïnvloed worden met het volgende resultaat: of er ontstaat een zgn. deletie (een of meer nucleotiden zijn blijvend verwijderd), of er wordt een stuk DNA tussen gezet dat net iets anders is dan wat er oorspronkelijk aanwezig was, of er wordt een heel ander stuk DNA tussen gezet (zie onderstaande figuur). Het bijzondere van deze groep methodieken is dat je volledige controle hebt over de verandering die aangebracht wordt. Als er een plant uitkomt die zich onverwacht gedraagt is precies aan te wijzen wat de oorzaak is. Vanwege dit gegeven wordt dit soort technieken beschouwd als meest veelbelovend. En staat, in elk geval CRISPR-Cas, veel in de aandacht.
...
Oligonucleotide-directed mutagenesis. Deze technologie is een variant op SSN. Er worden kleine stukjes (oligo) zeer specifieke DNA in de plantencel gebracht die in het geval van een breuk van het DNA op een plaats die grotendeels overeenkomt met die van de ingebrachte oligo, een kleine verandering aanbrengt. De breuk in het DNA wordt niet geforceerd (er wordt dus niet actief geknipt) maar het ontstaan van de breuk is puur afhankelijk van de natuurlijke breukfrequentie die optreedt in het DNA.
Met nog minder ingrijpen worden dus kleine veranderingen aangebracht. Wel is de kans kleiner dat de actie succesvol is (er wordt immers niet geknipt in het DNA).
RNA dependent DNA methylation. Door slim gebruik te maken van een mechanisme dat de plantcel gebruikt om indringend DNA af te breken kunnen genen op het DNA van de plant door chemische verandering geblokkeerd worden. Het DNA zelf veranderd dus niet maar het desbetreffende gen wordt alleen inactief.
Reverse breeding. Veel waardevolle producten van kruisingen kunnen niet meer vermeerderd worden via zaad. Reverse breeding richt zich op aanpassingen van de gebruikte ouders voor dit soort kruisingen zodat vermeerdering toch mogelijk wordt. Gebruikte ouders worden zogenaamd homozygoot gemaakt: normaal bevatten planten twee exemplaren van elk chromosoom (2n) die sterk van elkaar kunnen verschillen: een exemplaar van de vader, een van de moeder. Nu worden de planten zo gemaakt dat ze twee, zoveel mogelijk identieke chromosomenparen hebben. Op die manier kunnen nakomelingen vermeerderd worden via zaad waarbij de waardevolle eigenschappen behouden blijven.
Een van de manieren om de twee chromosomen identiek te krijgen is door het (gedeeltelijk) uitschakelen van het ‘recombinatie’ proces. Hiervoor wordt een specifiek gen toegevoegd aan de planten dat er later, in de waardevolle nieuwe nakomeling, weer uitgekruist kan worden. De uiteindelijke nieuwe plant bevat dan geen ‘vreemd’ DNA meer.
Induced early flowering. Als appelbomen vanuit zaad opgekweekt worden duurt het 5 tot 6 jaar voor ze bloeien. Door introductie van een speciaal gen wordt ‘vroege bloei’ mogelijk. Al na 1 jaar bloeien da planten en wordt er zaad gevormd. Dit kan het veredelingsproces enorm versnellen. En net als bij Reverse Breeding wordt ook hier uiteindelijk dit gen voor vroege bloei uit de plant gekruist zodat het nieuwe ras vrij is van ‘vreemde’ genen.
Grafting on GM rootstock. Veel agrarische gewassen worden geënt op een onderstam. Niet alleen appels, druiven of rozen maar ook tomaten en komkommers. Met moderne veredelingstechnieken worden onderstammen zo veranderd dat ze gunstige eigenschappen hebben. Zoals bijvoorbeeld resistentie tegen bepaalde bodemschimmels of mogelijkheden om te groeien op ongunstige bodemtypen. Het fruit producerende deel (dat geënt wordt) is niet (gericht) genetisch veranderd.
...