Компания Beck`s, крупнейшая семейная розничная компания по продаже семян в США и третий по величине бренд семян, и RAGT, ведущий международный селекционер семян, объявили о сотрудничестве с Phytoform в разработке продуктов нового поколения с определенными характеристиками кукурузы с использованием запатентованной платформы CRE.AI.TIVE™ компании Phytoform.
Первоначально сотрудничество будет сосредоточено на оптимизации архитектуры всего растения кукурузы для повышения урожайности и продуктивности на основных сельскохозяйственных рынках, включая Соединенные Штаты, Южную Америку и, возможно, Европу.
Платформа CRE.AI.TIVE компании Phytoform использует искусственный интеллект для выявления и оптимизации целевых изменений в собственной контрольной ДНК растения, что позволяет точно настраивать экспрессию генов для получения как простых, так и сложных признаков. Модулируя время, место и интенсивность экспрессии генов, а не вводя чужеродную ДНК, платформа позволяет разрабатывать улучшенные сорта сельскохозяйственных культур, регулируемые аналогично традиционно выведенным культурам в некоторых юрисдикциях.
В рамках проекта возможности Phytoform по разработке сельскохозяйственных культур с использованием искусственного интеллекта сочетаются с опытом селекции кукурузы, собственным генофондом и пониманием коммерческого рынка компаний Beck и RAGT.
Изменение архитектуры растения — одно из самых перспективных направлений в современной агробиологии. Проще говоря, это проектирование физической структуры, формы и геометрии кукурузы для максимизации её эффективности в поле.
Современное сельское хозяйство сталкивается с глобальным потеплением, ростом затрат на производство и дефицитом пахотных земель.
Изменение структуры растения решает сразу несколько важнейших задач:
- Сверхплотная посадка. Естественная форма дикой или старой кукурузы имеет широкие, раскидистые листья. Изменяя угол наклона листьев (делая их более вертикальными и прижатыми к стеблю), фермеры могут сажать растения гораздо ближе друг к другу. Это кратно увеличивает количество початков на один гектар.
- Максимальный фотосинтез. Компактная архитектура позволяет солнечному свету проникать до самых нижних ярусов листьев, а не только освещать верхушку. Растение эффективнее перерабатывает свет в энергию.
- Оптимизация метелок (соцветий). Ученые настраивают количество ветвей на метелках (где созревает пыльца). Слишком большая метелка затеняет верхние листья, а слишком маленькая — ухудшает опыление. Оптимальный баланс увеличивает итоговый сбор зерна.
- Эффективность ресурсов. Правильно спроектированное растение лучше распределяет воду и азот, направляя ресурсы непосредственно на формирование зерна, а не на избыточный рост «бесполезной» биомассы (стеблей и гигантских листьев).
- Устойчивость к полеганию. Более прочная и оптимизированная структура защищает кукурузу от падения во время сильных ветров и штормов.
Какие технологии геномного редактирования предлагаются?
Компания Phytoform предлагает принципиально новый подход, который они называют «настройкой генов», в противовес классическому удалению генов или созданию ГМО. Для этого используется связка из двух передовых инструментов.
1. ИИ-платформа CRE.AI.TIVE™ (поиск целей)
Традиционный CRISPR/Cas9 — это просто «молекулярные ножницы», которым нужно указать точное место для разреза. Главная сложность — понять, что именно резать. Платформа CRE.AI.TIVE использует машинное обучение для анализа миллионов регуляторных последовательностей ДНК (промоторов). ИИ предсказывает, какие микроскопические изменения в некодирующей ДНК изменят работу гена в нужную сторону.
2. DIPA-CRISPR и редактирование без ДНК (точечное внедрение)
Вместо внедрения чужеродных генов (как в классическом ГМО), Phytoform использует мягкие высокоточные методы. Модификация проводится на уровне протопластов (изолированных клеток растений), куда компоненты CRISPR доставляются в виде готовых белковых комплексов (рибонуклеопротеинов — RNP), полностью исключая риск случайного загрязнения чужеродной ДНК. Корректируются только цис-регуляторные элементы (CRE) — «тумблеры» внутри самого растения. Технология не ломает ген и не меняет структуру белка, а лишь плавно настраивает: когда, где и насколько сильно собственный ген кукурузы должен включиться (например, дать команду сделать лист более вертикальным).
Поскольку чужеродная ДНК в растение не вносится, такие культуры во многих странах (США, Южная Америка) законодательно приравниваются к продуктам обычной селекции, что позволяет моментально выводить новые супер-сорта на рынок, минуя долгие ГМО-проверки.
«Фермерам по-прежнему необходимы инновации, которые повышают производительность и помогают им получать больше урожая с каждого акра. Это сотрудничество объединяет передовые разработки признаков на основе искусственного интеллекта с опытом селекции, чтобы ускорить выпуск дифференцированных сортов кукурузы, отвечающих реальным потребностям рынка», — сказал Джон Бокмайер, руководитель исследовательского отдела компании Beck`s.
Кукуруза остается одной из наиболее важных с коммерческой точки зрения культур в мире, и сохраняется высокий спрос на повышение урожайности, устойчивости и эффективности использования ресурсов. Оптимизация архитектуры растений представляет собой значительную возможность для повышения урожайности и общей урожайности.
«Компания RAGT имеет долгую историю сочетания передового опыта в селекции с инновациями для достижения значительного генетического прогресса для фермеров. Партнерство с Beck`s и Phytoform позволяет нам объединить взаимодополняющие сильные стороны для ускорения разработки признаков кукурузы следующего поколения, имеющих значение для мировых рынков», — сказал Себастьян Шатре, генеральный директор RAGT 2n.
«Это сотрудничество демонстрирует, как ИИ может помочь достичь нового уровня точности в улучшении сельскохозяйственных культур. Благодаря возможности целенаправленной настройки экспрессии собственных генов, CRE.AI.TIVE предоставляет селекционерам мощный новый способ решения конкретных агрономических задач, работая при этом с существующим элитным генофондом», — сказал Уилл Пелтон, генеральный директор Phytoform.
Платформа CRE.AI.TIVE от Phytoform не зависит от вида культуры, что открывает в будущем возможности для применения этой технологии при решении задач, связанных с другими видами растений и их характеристиками.
Источник: Phytoform.
