Amylopektinpotatis med CRISPR/Cas9

Med hjälp av genomredigering har en forskargrupp vid Sveriges lantbruksuniversitet i Alnarp i samarbete med Sveriges stärkelseproducenter tagit fram en potatis med förändrad stärkelsekvalitet. Under några år var potatisen inte en genetiskt modifierad organism (GMO), nu är den det.

Vad är stärkelse?

Under de gröna växternas fotosyntes bildas glukos som också kallas druvsocker. Det glukos som växten inte använder direkt lagras i form av stärkelse. Stärkelse består av två molekyler som båda byggs upp av glukosenheter. Den ena, amylopektin, är en stor och förgrenad molekyl, medan amylos är mindre och rak. Det gör att de har olika egenskaper. En kokt lösning som innehåller amylos är instabil och blir snabbt oanvändbar. En kokt lösning av amylopektin är däremot stabil och kan lagras länge.  

Stärkelse används till exempel i soppor, såser, krämer och mejeriprodukter som yoghurt. För att livsmedelsprodukterna ska kunna lagras modifieras mycket av stärkelsen kemiskt. En sås ska kunna frysas och sedan värmas utan att den skär sig och en kräm ska vara slät och inte klumpa ihop sig.

Hur gjorde forskarna?

Forskarna riktade in gensaxen CRISPR/Cas9 mot de ställen i potatisens genom där gener som har med bildandet av amylos finns. Med gensaxen skapades mutationer och generna stängdes av, det vill säga det bildades inget protein från dessa gener.  När generna stängdes av bildades bara amylopektinstärkelse i potatisknölarna. Eftersom amylopektin är lagringsstabil behöver stärkelsen från den gen0mredigerade potatisen inte modifieras kemiskt.

Bild på den genredigerade amylopektinpotatisen i växthus. Foto: Mariette Andersson
Den genomredigerade amylopektinpotatisen i växthus. Foto: Mariette Andersson.

Sedan årtionden tillbaka i tiden har strålning och mutationsframkallande kemikalier använts för att få fram nya egenskaper hos en gröda. Det är som ett skott i mörkret och leder till okända mutationer över hela växtens arvsmassa. En förädlare får i efterhand testa vilka plantor som via mutationer fått den önskade egenskapen. Med en gensax kan man på förhand bestämma var mutationen ska ske.

Den nya potatisen har samma egenskap som den klassiskt genetiskt modifierade potatisen Amflora. Skillnaden är att i Amflora bär på en ny DNA-sekvens, det gör inte den genomredigerade potatisen.

Är potatisen en GMO?

Inom EU har det sedan 2007 diskuterats och utretts om grödor som förädlats med genomredigering ska regleras som en genetiskt modifierad organism, utan att man kommit till någon slutsats.

CRISPR/Cas9 och andra gensaxar är viktiga verktyg inom grundforskningen. Genom att till exempel stänga av en gen i en växt kan man få information om vad den har för uppgift i växten. Eftersom beskedet om en genomredigerad växt ska regleras som en genetiskt modifierad dröjde ställde svenska forskare specifika frågor till Jordbruksverket. De frågade om de behövde tillstånd för fältförsök med genomredigerad backtrav. Backtrav är en så kallad modellväxt inom växtforskningen på samma sätt som forskare inom medicin använder möss. I december 2015 bedömde Jordbruksverket att backtrav som tagits fram med hjälp av CRISPR/Cas9 och inte innehåller något nytt DNA undantas GMO-lagstiftningen på samma sätt som växter som förädlats via strålning eller kemikalier. Det innebar bland annat att den genomredigerade amylopektinpotatisen kunde försöksodlas utan tillstånd enligt GMO-lagstiftningen.  

Från inte GMO till GMO

I juli 2018 meddelade EU-domstolen att genomredigerade organismer ska regleras på samma sätt som genetiskt modifierade, även i de fall slutprodukten inte innehåller något nytt DNA. Däremot regleras inte växter som förädlats med hjälp av traditionell mutagenes som strålning och kemikalier. Domstolen lutade sig mot en skrivning i direktiv 2001/18 EG om avsiktlig utsättning av genetiskt modifierade organismer i miljön. Där står: ”Detta direktiv bör inte omfatta organismer som har erhållits med vissa metoder för genetiska förändringar vilka på vedertaget sätt har använts i ett antal tillämpningar och vilka under en längre tid inte har visat sig medföra säkerhetsproblem.”

De grödor som förädlats med äldre metoderna som strålning eller kemikalier behöver alltså inte regleras. Däremot ska grödor som förädlats med hjälp av modernare tekniker som CRISPR/Cas9 regleras som en GMO. Det innebar bland annat att Sveriges stärkelseproducenter var tvungna att söka tillstånd enligt GMO-lagstiftningen för att få odla den potatis de tidigare år försöksodlat utan att behöva ansöka om tillstånd från Jordbruksverket. Det finns en potatis (Eliane) på marknaden som innehåller nästan 100 procent amylopektion. I Eliane har förändringen av stärkelsekvaliteten skapats genom mutationer som uppstått efter strålning. Den är alltså, till skillnad mot den svenska potatisen, inte en reglerad GMO.

Medlemsstaterna har de senaste dryga 20 åren inte nått kvalificerad majoritet i något ärende som rör marknadsintroduktion av genetiskt modifierade grödor.

Referenser

Visa referenslista Dölj referenslista
  • Mål C-528/16, Confédération paysanne m.fl. mot Premier ministre och Ministre de l’Agriculture, de l’Agroalimentaire et de la Forêt (begäran om förhandsavgörande från Conseil d’État (Frankrike)

  • Jordbruksverket, Fältförsök med genetiskt modifierad potatis, dnr 4.6.18-05614/2019

  • Genome editing in potato via CRISPR-Cas9 ribonucleoprotein delivery. Andersson et al,
    Physiologia Plantarum 164(4), March 2018

  • Efficient targeted multiallelic mutagenesis in tetraploid potato (Solanum tuberosum) by transient CRISPR-Cas9 expression in protoplasts. Andersson et al,
    Plant Cell Reports 36(1):1-12, October 2016

  • Specialpotatis för stärkelseindustrin blir Sveriges första ”CRISPR-Cas9-gröda”, SLU, Nyheter 14 oktober 2016.

  • Waxy potato starch, Eliane