Tiskane izdaje
Prvo, kar pade v oči ob preletu spletne strani oddelka za biotehnologijo in sistemsko biologijo, je popolna dominacija žensk na vodstvenih položajih. »Na študij biologije, kemije in biotehnologije se večinoma vpisujejo ženske,« se nasmehne vodja dejavnosti določanja gensko spremenjenih organizmov prof. dr. Jana Žel.
V Sloveniji se z gensko spremenjenimi organizmi (GSO) lahko »igrajo« le v laboratorijih za raziskovalne namene. Oddelek na Nacionalnem inštitutu za biologijo v Ljubljani je eden od 63 zaprtih sistemov za delo z GSO in eden od peščice, ki se ukvarjajo z GS-rastlinami. Na njem deluje nacionalni referenčni laboratorij, v katerem izvajajo nadzor nad prisotnostjo GSO v hrani in krmi. Poleg tega v njem rastline testirajo na prisotnost bakterij, virusov in drugih – zdaj že več kot 50 – povzročiteljev bolezni.
GS-živila niso strupena
»Čeprav smo biologi, smo veliko za računalniki, zato so sobe laboratorija razmeroma prazne,« se na naše začudenje nad zapuščenostjo prostorov s številnimi aparaturami odzove Želova. Vzorci skozi laboratorij, pri vstopu v katerega si je treba nadeti haljo in zaščito za čevlje, potujejo v eni smeri, da se prepreči navzkrižna kontaminacija.
»V prvi sobi zmeljemo rastlinsko tkivo tako, da liste damo v plastično vrečko in jo podstavimo pod strojček s krogličastimi zobmi,« nakaže Želova. Analize prisotnosti GSO v živilih in drugih izdelkih potrjujejo splošno prepričanje, da na slovenskem trgu tako rekoč ni živil z GSO. »Trenutno izdelki z GSO na tržišču niso zaželeni, zato jih proizvajalci skrbno testirajo,« pove. Kljub temu včasih v Evropsko unijo pride kakšen nedovoljen GSO. Takšen je bil kitajski riž. »Proizvode, ki bi ga lahko vsebovali, npr. riževe rezance, že nekaj let testirajo na uvoznih točkah v Unijo, in jih zavrnejo, če ugotovijo prisotnost tega riža v njih. Lani pa je k nam iz Kanade prišel lan, ki je bil še v poljskih poskusih. Tam je bil nekaj časa celo dovoljen, nato je bilo dovoljenje umaknjeno, vendar se je vseeno pojavil na tržišču,« pripoveduje Želova.
Toda to ne pomeni, da gensko spremenjena kitajski riž in kanadski lan nista varna za uživanje ali manj kakovostna od običajnega riža in lanu, jo dopolni prof. dr. Kristina Gruden, ki vodi skupino Omski pristopi. »Le celoten regulatorni postopek ni bil izpeljan. Ko so GS-riž testirali, kako se obnaša na poljih, so ga kitajski kmetje začeli uporabljati, ker je bolje rodil. Zato je prišel v proizvodnjo, še preden je univerza, ki ga je pripravila, zanj dobila vsa dovoljenja. Na Kitajskem so riž jedli in nič ni bilo narobe. GS-živil ne smete imeti za strup.
Pred odobritvijo za uporabo v Evropski uniji so vsa preizkušena – tako z vidika učinkov na okolje kot zdravje –, Evropska unija pa njihovo označevanje zahteva zaradi potrošnikov.« Na tržišče nikoli ne bi šlo GS-živilo, o katerem bi se pokazalo, da je alergeno, sta prepričani Grudnova in Želova. »Po drugi strani potekajo raziskave za pripravo GS-živil z zmanjšano alergenostjo. Pri arašidih, na primer, poskušajo utišati gen, povezan z alergijo nekaterih ljudi na ta orešek.«
Poleg laboratorija za določanje GSO v živilih in krmi na Nacionalnem inštitutu za biologijo vrsto let izvajajo raziskave, pri katerih z genskim spreminjanjem rastlin raziskujejo vlogo različnih genov za povečanje odpornosti proti virusom, žuželkam in suši. »Tako kot ljudje so tudi rastline zelo kompleksni organizmi, imajo približno enako število genov. Boriti se znajo same, imajo zelo močne obrambne mehanizme. Dokler ne razumemo, kako ti delujejo, jim ne moremo pomagati,« razlaga Grudnova.
Poznavanje mehanizmov odpornosti proti boleznim lahko pomaga pri vzgoji novih, boljših sort krompirja. Pripravi se jih lahko klasično s križanji ali z novimi biotehnološkimi pristopi, kot je priprava GS-rastlin. »S tem pričakujemo izboljšane donose na obstoječih kmetijskih površinah in zmanjšano uporabo pesticidov za zaščito rastlin.«
Za večjo odpornost
V bazičnih raziskavah na oddelku za biotehnologijo in sistemsko biologijo poskušajo najti gen, ki bi rastlini lahko pomagal. »Nato v laboratoriju testiramo, ali so rastline z njim res bolj odporne,« poenostavi zapleteno bistvo Grudnova. Glavni modelni rastlini sta krompir in tobak. Prvi je pomembna poljščina, hkrati pa je razmeroma preprost za opravljanje raziskav; iz ene njegove celice zraste nova rastlinica v štirih do šestih tednih. Tobak je krompirjev sorodnik in prva komercialna GS-rastlina. Desetčlanska ekipa raziskovalcev pod vodstvom Grudnove je v delo vključila še virusni patogen PVY. Ta povzroča prstanasto nekrozo gomoljev, ki je najhujša virusna bolezen krompirja. S trga je popolnoma izrinila pri nas nekoč zelo popularno sorto igor, težavo predstavlja tudi drugod po Evropi. Sicer pa je prstanasta nekroza gomoljev tretja najhujša stvar, ki lahko doleti krompir. »Druga je siva plesen, ki je povzročila lakoto na Irskem, in tretja ekonomsko najpomembnejši škodljivec koloradski hrošč, s katerim se tudi precej ukvarjamo,« pove Grudnova.
Najprej raziskovalci poskušajo dobiti pregled nad procesi, vključenimi v obrambo oziroma razvoj bolezni. »Pri krompirju, ki je okužen z virusom in zboli, pogledamo, kako se znaki bolezni časovno širijo po rastlini. Poskušamo ugotoviti, kaj delajo geni čez eno, tri, pet ur, dan, dva, tri …, kdaj se virus začne množiti in kateri geni pomagajo pri tem oziroma branijo rastlino; ali rastlina zboli ali pa se ji je uspelo ubraniti.« Vzporedno spremljajo, kateri geni se aktivirajo pri krompirju, ki je odporen na virus. Pri odkrivanju »zanimivih genov« jim gre močno na roke metoda mikročipov, s katero lahko pogledajo, kaj delajo vsi geni v organizmu hkrati, pri krompirju torej med 30.000 in 40.000 genov. Pred uveljavitvijo te metode nedolgo tega so raziskovalci lahko spremljali le posamezne gene. »Tistega, za katerega so se odločili, so nekoliko naštudirali, celovite slike pa niso imeli. Procesiranje velikega števila podatkov in celostni vpogled sta prednost nove ere v biologiji,« pojasni Grudnova.
V drugi fazi sledi funkcionalna analiza izbranih genov. »Pri krompirju, ki je odporen na virus, je zanimiv ta in ta gen, ker se je hitreje, močneje odzval. Rečemo si, morda je ta protein pomemben za razvoj imunosti ali pri preprečevanju bolezni, čeprav smo gledali le gen. Ko postavimo hipotezo, pripravimo GS-rastlino,« korake razčlenjuje Grudnova. To je dolgotrajen proces – posamičen poskus delajo na 500 vzorcih –, vendar najbolj zoprno delo, na primer pipetiranje, opravijo roboti. Vzorci – zmečkane liste krompirja – se očistijo in izolirajo, da se iz njih dobi čista ribonukleinska kislina. S pipeto jo je treba vbrizgati v medcelični prostor rastline, »naravni mehanizem bakterije pa gen, ki ga hočemo vstaviti v rastlino, prenese v njen genom. »Gen utišamo ali mu povečamo izražanje, nato spremljamo, kako se rastlina odziva.« Da mu lahko sledijo pod mikroskopom, ga obarvajo s fluorescentno označbo.
Ključni gen
»Po pregledu celotnega nabora genov v krompirju sorte igor smo za en gen z utišanjem in na drugih ravneh pokazali, da je pomemben pri obrambi rastline proti virusnemu patogenu PVY,« kar ni uspelo še nikomur, zadržano ponosno pove Kristina Gruden. »Pri drugih genih še nismo tako daleč, saj celoten sklop raziskav izvajamo šele tri leta.« Grudnova je projekt na temo interakcij med krompirjem in njegovimi patogeni in škodljivci prijavila za sredstva Evropske znanstvene fundacije. Če se bo uspešno prebila skozi stroga selekcijska rešeta, bo dobila dva milijona evrov in pol, kar bo zadoščalo za pet let raziskav treh največjih krompirjevih nadlog. Zdaj projekt – kot nekatere druge na oddelku – v veliko manjšem finančnem in časovnem obsegu financira Slovenska raziskovalna agencija.
V eni od rastnih komor, osvetljenih z neonskimi lučmi, so v epruvetah številne GS-rastlinice krompirja različnih sort iz prejšnjih poskusov. »Ti krompirji imajo vstavljene različne gene, za katere smo sklepali, da bi lahko pomagali pri spopadanju z virusnim patogenom PVY, vendar se v testiranjih niso izkazali. Preskusili smo, ali imajo geni še kakšno drugo lastnost, na primer odpornost proti suši, vendar nimajo. Zato bomo rastline zavrgli,« napove Grudnova.
V drugi rastni komori so gensko nespremenjene rastline krompirja, okužene z zloglasno nekrozo. »Pikice so vidne že na listih,« pokaže Grudnova. »Preučujemo predvsem liste, saj traja predolgo, preden krompir naredi gomolje.« Nekatere druge rastline na policah komore – vseskozi sta na razpolago krompir in tobak – pa so tam za biološka testiranja na rastlinske patogene. Največ zelenja je v tretji rastni komori, kjer v epruvetah uspevajo številne okrasne rastlinice, tudi vrtnica – ta celo kdaj zacveti – in mesojeda rosika. Na njih se študenti učijo delati v tkivnih kulturah.
V epruvetah so shranjene tudi vinske trte, okužene z virusi, ki se pojavljajo v slovenskih vinogradih. Uporabljajo jih kot referenčni material pri testiranju vzorcev iz vinogradov in za raziskovanje interakcije s fitoplazmami – bakterijami, ki povzročajo številne rastlinske bolezni. Osredotočili so se na zlato trsno rumenico in fitoplazmo počrnelosti lesa, vendar raziskave napredujejo počasi, saj od ene celice vinske trte do olesenele rastlinice preteče več let. Karantenskemu rastlinjaku, v katerem so rastline okužene z boleznimi, ki po Evropi še niso razširjene, pa smo se raje ognili, saj bi se morali še enkrat preobleči.
