การทำพันธุวิศวกรรมขั้นสูง เช่นระบบ CRISPR (Clustered regularly interspaced short palindromic repeat) คือลำดับของสายดีเอ็นเอที่มีการแสดงซ้ำๆ ในช่วงจำนวนหนึ่งๆ ของลำดับสายดีเอ็นเอ โดยลำดับของสายดีเอ็นเอนี้จะมีลำดับเบสที่เหมือนกันทั้งการเรียงลำดับไปด้านหน้าและย้อนกลับ (palindromeในแบคทีเรียร่วมกับโปรตีน CRISPR-associated (Cas protein) ซึ่งทำหน้าที่เป็นเอนไซม์ที่ตัดสายดีเอ็นเอ โปรตีนที่เป็นที่รู้จักกันมากในงานวิจัยตอนนี้ คือ Cas9 เนื่องจากสามารถตัดสายดีเอ็นเอได้ โดยไม่ต้องอาศัยโปรตีนหรือสารอื่นๆ ในกระบวนมากมาย ส่วนสำคัญ 2 ส่วนนี้เรียกรวมๆ ว่า ระบบ CRISPR/Cas9 (CRISPR/Cas9 system) โดยสายดีเอ็นเอที่ถูกตัด หากมีสภาพที่ผิดปกติก็เข้าสู่กระบวนการซ่อมแซมหรือย่อยสลายต่อไปภายในเซลล์ การทำgenome editing คือ การแก้ไขจีโนมหรือการแก้ไขยีน เช่น ระบบคริสเปอร์แคส อาศัย Enzyme Cas 9 และ RNAสายสั้นมาแก้ไขยีน ส่วนองค์ประกอบที่นำมาประยุกต์ใช้ enzyme Cas และ คริสเปอร์แคส คือระบบภูมิคุ้มกันของแบคทีเรียและอาร์เคียโปรตีนของระบบนี้จะทำงานโดยมีองค์ประกอบสำคัญ 3 ส่วน คือ 1.เอนไซม์ Cas9 2. tracrRNA จะมีลำดับเบสที่จับกันเองภายในเมื่อรวมกับcrRNA เกิดเป็นโครงสร้างเชิงซ้อนที่เรียกว่าsingle guide RNAsgRNA หรือ อาร์เอ็นเอนำพา 3. ตำแหน่งลำดับเบสเป้าหมายในจีโนมที่ตามด้วยลำดับเบสสั้นๆเรียกว่า protospacer adjacent motif (PAM) จึงนำมาประยุกต์ใช้ในพืชตระกูล Solonaceae เช่น ในมะเขือเพื่อปรับปรุงคุณภาพของผลในประเทศสเปนโดยใช้ปรับปรุงพันธุ์ Black beauty เป็นต้น การทำ Sequencing ในจีโนมของพริกโดยวิธี Transposable element (TEs) ทำให้สามารถศึกษาทางด้านวิวัฒนาการ ศึกษาความหลากหลายของจีโนมและสปีชีย์ หรืออาจทำให้สามารถศึกษาความต้านทานโรคในพริกหรือการทำ genomic selectionเป็นการศึกษาทางพันธุกรรมจากข้อมูลเครื่องหมาย การพัฒนา GS prediction Modelsสำหรับการชี้ชัดเพื่อปรับปรุงผลผลิต คุณภาพ และการต้านทานในกระบวนการต่างๆของมะเขือเทศบางชนิดได้เป็นอย่างดี การวิเคราะห์เครื่องหมายดีเอนเอ (DNA marker) ที่เป็นตัวบ่งชี้ความแตกต่างหลากหลายทางพันธุกรรม หรือเครื่องหมายทางโมเลกุล (molecular marker) นอกจากจะมีการจัดเรียงตัวของดีเอนเอส่วนต่าง ๆ ในจีโนมหรือการทำแผนที่ของยีนแล้วจึงทำให้สามารถใช้ตรวจสอบความหลากหลาย (polymorphism) ของพันธุ์ในแง่ของศึกษาความสัมพันธ์ทางวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตและ การหาเครื่องหมายดีเอนเอที่ใช้ตรวจสอบ บ่งชี้ หรือช่วยในการคัดเลือกลักษณะจำเพาะ เช่น ความต้านทานโรค ความทนทานต่อสภาพแวดล้อมบางอย่างเช่นมีการโคลนยีนโดยอาศัยแผนที่ (map-based cloning) ได้ด้วยจึงมีการนำมาใช้ในได้หลายกรณี เช่น การปรับปรุงพันธุ์โดยใช้วิธีการ Molecular breeding สำหรับความต้านทานโรคเหี่ยวที่เกิดในมะเขือเทศที่ทำการทดลองในประเทศเกาหลีใต้พบว่า QTLs ของพันธุ์ Hawaii7996ซึ่งสามารถต้านทานโรคเหี่ยวได้มากที่สุดพบอยู่บน chromosome 6 (Bwr-6) และ chromosome 12 (Bwr-12) เป็นตำแหน่งหลักที่พบจากการใช้SNPsที่ทำให้สามารถคัดเลือกพันธุ์ที่ต้านทานและอ่อนแอออกจากกันได้ชัดเจน นอกจากนี้ยังพบว่าการทดลองในประเทศจีนทำให้สามารถสรุปได้ว่ายีนมากกว่า 20 ยีนจะเกี่ยวข้องกับการพัฒนาผลของมะเขือเทศ การเคลื่อนย้ายน้ำตาลและเมตาโบลิซึมของพลังงานและยีนคู่ที่ควบคุมการสร้าง Cytochrome P450 และมีอย่างน้อย 29 QTLsที่มีการรายงานแต่ก็มีเพียง 3 ตำแหน่ง คือ Fw 2.2 Fw 3.2 และFw 11.3 เป็นต้น ดังนั้นจากการประชุมครั้งนี้สรุปได้ว่าการทำ Genome Editing วิธีการจะเน้นเกี่ยวกับการปรับปรุงลักษณะทางฟีโนไทป์ (phenotypic traits) ทีจะนำไปประยุกต์ใช้ในการพัฒนาทางเกษตรและอุตสาหกรรมในพืชหลายชนิดเช่น มะเขือเทศ มะเขือ มันฝรั่ง พริกและยาสูบ เป็นต้น ทำให้มีความรู้ความเข้าใจเกี่ยวกับการนำความรู้ทางด้านต่างๆมาประยุกต์ใช้ในการปรับปรุงพันธุ์พืชโดยอาศัย Molecular breeding การวิเคราะห์เครื่องหมายดีเอนเอ (DNA marker) การทำSequencing genomic selection การทำ Sequencing การทำพันธุวิศวกรรมขั้นสูง เช่นระบบ CRISPR มาใช้ในการปรับปรุงพันธุ์พืชได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงสุด
URL สำหรับอ้างอิงถึงหน้านี้