Biotechnolodzy z National Institute for Plant Genome Research w New Delhi w Indiach opracowali genetycznie zmodyfikowane ziemniaki, które zawierają o 60% więcej białka niż zwykłe bulwy
Pomógł im w tym gen amarantusa zboża. Zdaniem naukowców ich rozwój uratuje nie tylko wegetarian przed głodem białka.
Znaczna część populacji naszej planety (ponad miliard ludzi) nie ma odpowiedniego odżywiania i najbardziej cierpi z powodu niedoboru białka. Jak wielokrotnie wykazano w doświadczeniach na zwierzętach i obserwacjach na ludziach, brak białka w diecie powoduje opóźnienie rozwoju fizycznego i psychicznego oraz może wywołać poważne choroby. Niedożywienie białka w młodym wieku jest szczególnie niebezpieczne. Ciało ludzkie, podobnie jak inne zwierzęta, może syntetyzować tylko 11 z 21 aminokwasów potrzebnych do syntezy białek organizmu. Pozostałe dziesięć to niezbędne aminokwasy, które osoba powinna otrzymywać z pożywienia.
Genetyka stara się zwiększyć zawartość białka w uprawach roślin spożywczych na całym świecie. A dla milionów ludzi, zwłaszcza w krajach rozwijających się, ziemniaki są podstawą codziennej diety. Mimo wszystkich jego zalet w bulwach jest mało białka. Dlatego wiele grup naukowych tworzy ziemniaki bogate w białko.
Gen wybrany z amarantusa
Aby zwiększyć zawartość białka, naukowcy wypróbowali różne geny, ale nie nadawały się one do praktycznego zastosowania. Indyjscy genetycy z Narodowego Instytutu Badań nad Genomem Roślin uzyskali i zbadali transgeniczne ziemniaki z wstawionym genem AmA1 (albumina amarantusa 1). Gen ten pozyskiwany jest ze zboża amarantusa, gdzie pełni ważną funkcję - magazynuje białko w nasionach. Białko AmA1 jest zbilansowane aminokwasami i zostało zatwierdzone przez WHO pod względem wartości odżywczej.
Indyjscy biolodzy pod kierunkiem Asisa Datty uzyskali transgeniczne ziemniaki z siedmiu ekonomicznie ważnych odmian o różnych genotypach. W tym celu konstrukt z genu AmA1 w połączeniu z genem go aktywującym został przeniesiony do genomu rośliny. Do transferu tradycyjnie używano Agrobacteria.
Jak wykazało doświadczenie, transgeniczne rośliny ziemniaka nie różniły się w żaden sposób cechami morfologicznymi od zwykłych roślin.
Niezbędne aminokwasy dodawane do ziemniaków
Naukowcy odkryli, że gen ulega ekspresji w większym stopniu w bulwach, w mniejszym stopniu w łodydze i bardzo mało w liściach. W bulwach gen amarantusa stymuluje magazynowanie białka. Określono to na podstawie ilości azotu i elektroforezy. W różnych odmianach transgenicznych zawartość białka wzrosła o 35-60% w porównaniu z odmianami konwencjonalnymi. Autorzy pracy zwracają uwagę, że wcześniejsze próby zwiększenia zawartości białka w ziemniakach skutkowały wzrostem nie większym niż 35%.
Film promocyjny:
Analiza aminokwasów wykazała, że bulwy transgeniczne mają zwiększoną zawartość kilku niezbędnych aminokwasów: lizyny, tyrozyny i aminokwasów zawierających siarkę, których brakuje w zwykłych ziemniakach. Zwiększyła się również zawartość kwasu asparaginowego, kwasu glutaminowego, argininy, leucyny i izoleucyny. Wszystkie te zmiany są spowodowane zwiększoną ekspresją genu adamant w materiałach nasiennych.
Biolodzy starali się sprawdzić, czy wzbogacaniu ziemniaków w białko towarzyszy wzrost biomasy. Okazało się, że tak: sucha masa lądowych części roślin transgenicznych przewyższała masę roślin kontrolnych o 7–20%. Wskazuje to na wzrost intensywności fotosyntezy. Eksperyment potwierdził, że wykorzystanie CO 2 przez rośliny transgeniczne wzrosło o 27%. Naukowcy sugerują, że działa tu następujący mechanizm: zwiększona synteza białek w roślinach transgenicznych wyczerpuje podaż wolnych aminokwasów, a to z kolei prowadzi do wzmożonej fotosyntezy. W dwuletnich doświadczeniach polowych przeprowadzonych w różnych warunkach klimatycznych genetycy indyjscy stwierdzili, że plon transgenicznych bulw ziemniaka jest o 15-25% wyższy niż zwykle.
Ziemniaki nie szkodziły szczurom
Transgeniczny ziemniak testowano pod kątem bezpieczeństwa na szczurach, które jadły go przez trzy miesiące. Biochemiczne badanie krwi okazało się normalne, podobnie jak stan pracy wszystkich układów organizmu. Układ odpornościowy również zachowywał się spokojnie, u zwierząt nie zaobserwowano żadnych objawów alergii. Pośmiertna analiza histologiczna różnych tkanek nie wykazała żadnych nieprawidłowości. Naukowcy upewnili się, że białko AmA1 jest całkowicie trawione przez enzymy zawarte w soku żołądkowym.
Zatem metoda ulepszania ziemniaków zaproponowana przez indyjskich naukowców okazała się skuteczna i bezpieczna. Autorzy artykułu PNAS uważają, że gen ten można wykorzystać w innych kulturach.