Биотехнолозите от Националния институт за изследвания на генома на растенията в Ню Делхи, Индия, са разработили генетично модифицирани картофи, които съдържат 60% повече протеин от обикновените грудки
Генът на зърнените растения амарант им помогна в това. Според учените тяхното развитие ще спаси не само вегетарианците от протеиновия глад.
Значителна част от населението на нашата планета (повече от милиард души) няма адекватно хранене и страда най-много от дефицит на протеини. Както многократно е показано в експерименти с животни и в наблюдения на хора, липсата на протеин в диетата причинява забавяне на физическото и психическото развитие и може да провокира сериозни заболявания. Протеиновото недохранване в ранна възраст е особено опасно. Човешкото тяло, подобно на други животни, може да синтезира само 11 от 21 аминокиселини, необходими за синтеза на телесни протеини. Останалите десет са незаменими аминокиселини, които човек трябва да получава от храната.
Генетиката се опитва да увеличи съдържанието на протеини в хранителните култури по целия свят. И за милиони хора, особено в развиващите се страни, картофите са в основата на ежедневната им диета. За всичките си предимства в клубените има малко протеин. Поради това много научни групи създават богати на протеини картофи.
Ген, избран от амарант
За да увеличат съдържанието на протеини, учените изпробвали различни гени, но те не били подходящи за практическа употреба. Индийски генетици от Националния институт за изследвания на генома на растенията получили и изследвали трансгенни картофи с вмъкнат ген AmA1 (Amaranth Albumin 1). Този ген се получава от зърненото растение амарант, където той изпълнява важна функция - съхранява протеин в семената. AmA1 протеинът е балансиран с аминокиселини и е одобрен от СЗО за хранителна стойност.
Индийските биолози, водени от Асис Дата, са получили трансгенни картофи от седем икономически важни сортове с различни генотипове. За да направите това, конструкция от гена AmA1 в комбинация с гена, активиращ го, се прехвърля в генома на растението. Агробактериите традиционно се използват за трансфер.
Както показа експериментът, трансгенните растения от картофи не се различават по никакъв начин от обикновените по морфологични характеристики.
Есенциални аминокиселини, добавени към картофите
Учените са открили, че генът се експресира в по-голяма степен в клубените, в по-малка степен в стъблото и много малко в листата. В клубените генът на амарант стимулира складирането на протеини. Тя се определя от количеството азот и чрез електрофореза. В различни трансгенни сортове съдържанието на протеин се увеличава с 35-60% в сравнение с конвенционалните сортове. Авторите на работата отбелязват, че предишните опити да се увеличи съдържанието на протеини в картофите доведоха до не повече от 35% увеличение.
Промоционално видео:
Анализът на аминокиселини показа, че трансгенните грудки имат повишено съдържание на няколко основни аминокиселини: лизин, тирозин и съдържащи сяра аминокиселини, които са малко в обикновените картофи. Съдържанието на аспарагинова киселина, глутаминова киселина, аргинин, левцин и изолевцин също се увеличава. Всички тези промени са причинени от засилената експресия на непреклонен ген за запасите от семена.
Биолозите погледнаха дали обогатяването на протеините на картофите е придружено от увеличаване на биомасата. Оказа се така: сухото тегло на наземните части на трансгенните растения надвишава теглото на контролните растения със 7–20%. Това показва увеличаване на интензивността на фотосинтезата. Експериментът потвърди, че използването на CO 2 от трансгенни растения нараства с 27%. Учените предполагат, че тук работи следният механизъм: повишеният синтез на протеини в трансгенните растения изчерпва снабдяването с свободни аминокиселини, а това от своя страна води до засилена фотосинтеза. В двугодишни полеви експерименти, проведени в различни климатични условия, индийските генетици установяват, че добивът на трансгенни картофени клубени е с 15-25% по-висок от обичайното.
Картофите не навредиха на плъховете
Трансгенният картоф е тестван за безопасност върху плъхове, които са го изяждали в продължение на три месеца. Биохимичният кръвен тест се оказа нормален, както и състоянието на работа на всички системи на тялото. Имунната система също се държи спокойно, не се наблюдават признаци на алергия при животните. Следсмъртният хистологичен анализ на различни тъкани не показва аномалии. Учените се увериха, че протеинът AmA1 се усвоява напълно от ензимите в стомашния сок.
Така методът за подобряване на картофите, предложен от индийски учени, е доказан като ефективен и безопасен. Авторите на статията PNAS смятат, че този ген може да се използва в други култури.