Biotechnológovia z Národného inštitútu pre výskum rastlinných genómov v Dillí v Indii vyvinuli geneticky modifikované zemiaky, ktoré obsahujú o 60% viac bielkovín ako bežné hľuzy
Pomohol im v tom gén amarantu obilnín. Podľa vedcov ich vývoj zachráni nielen vegetariánov od hladovania proteínov.
Významná časť populácie našej planéty (viac ako miliarda ľudí) nemá primeranú výživu a najviac trpí nedostatkom bielkovín. Ako sa opakovane ukázalo pri pokusoch na zvieratách a pri ľudských pozorovaniach, nedostatok bielkovín v potrave spôsobuje oneskorenie fyzického a duševného vývoja a môže spôsobiť vážne ochorenie. Podvýživa proteínov v ranom veku je obzvlášť nebezpečná. Ľudské telo, rovnako ako iné zvieratá, môže syntetizovať iba 11 z 21 aminokyselín potrebných na syntézu proteínov tela. Zvyšných desať je esenciálnych aminokyselín, ktoré by človek mal dostávať z jedla.
Genetika sa snaží zvyšovať obsah bielkovín v potravinárskych plodinách na celom svete. A pre milióny ľudí, najmä v rozvojových krajinách, sú zemiaky základom ich každodennej stravy. Pre všetky svoje výhody je v hľúzach málo bielkovín. Preto veľa vedeckých skupín vytvára zemiaky bohaté na bielkoviny.
Gén vybraný z amarantu
Na zvýšenie obsahu proteínov vedci vyskúšali rôzne gény, ale neboli vhodné na praktické použitie. Indickí genetici z Národného inštitútu pre výskum rastlinných genómov získali a študovali transgénne zemiaky s vloženým génom AmA1 (Amaranth Albumin 1). Tento gén sa získava z amarantu rastlín obilia, kde plní dôležitú funkciu - ukladá proteín v semenách. Proteín AmA1 je vyvážený aminokyselinami a bol schválený WHO z hľadiska výživovej hodnoty.
Indickí biológovia pod vedením Asis Datty získali transgénne zemiaky zo siedmich ekonomicky významných odrôd s rôznymi genotypmi. Na tento účel sa konštrukt z génu AmA1 v kombinácii s génom, ktorý ho aktivuje, preniesol do rastlinného genómu. Agrobaktérie sa tradične používajú na prenos.
Ako experiment ukázal, transgénne rastliny zemiakov sa nijako nelíšili od bežných rastlín v morfologických vlastnostiach.
Esenciálne aminokyseliny pridané do zemiakov
Vedci zistili, že gén je exprimovaný vo väčšej miere v hľúzach, v menšej miere v stonke a veľmi málo v listoch. V hľúzach stimuluje gén amarantu ukladanie bielkovín. Bolo určené množstvom dusíka a elektroforézou. V rôznych transgénnych kultivaroch sa obsah proteínov zvýšil o 35 - 60% v porovnaní s konvenčnými kultivarmi. Autori práce poznamenávajú, že predchádzajúce pokusy zvýšiť obsah bielkovín v zemiakoch nemali za následok viac ako 35% nárast.
Propagačné video:
Analýza aminokyselín ukázala, že transgénne hľuzy majú zvýšený obsah niekoľkých esenciálnych aminokyselín: lyzínu, tyrozínu a aminokyselín obsahujúcich síru, ktoré sú v bežných zemiakoch vzácne. Zvýšil sa aj obsah kyseliny asparágovej, kyseliny glutámovej, arginínu, leucínu a izoleucínu. Všetky tieto zmeny sú spôsobené zvýšenou expresiou adamantného génu v zásobách semien.
Biológovia hľadali, či je proteínové obohatenie zemiakov sprevádzané zvýšením biomasy. Ukázalo sa, že je to tak: suchá hmotnosť suchozemských častí transgénnych rastlín presiahla hmotnosť kontrolných rastlín o 7–20%. To naznačuje zvýšenie intenzity fotosyntézy. Pokus potvrdil, že CO 2 využitie od transgénnych rastlín sa zvyšuje o 27%. Vedci naznačujú, že tu funguje nasledujúci mechanizmus: zvýšená syntéza bielkovín v transgénnych rastlinách vyčerpáva zásoby voľných aminokyselín, čo vedie k zvýšenej fotosyntéze. V dvojročných poľných experimentoch uskutočňovaných v rôznych klimatických podmienkach indickí genetici zistili, že výťažok transgénnych hľúz zemiakov je o 15 - 25% vyšší ako obvykle.
Zemiaky nepoškodili potkany
Transgénne zemiaky boli testované na bezpečnosť na potkanoch, ktoré ho jedli tri mesiace. Ukázalo sa, že biochemický krvný test je normálny, ako aj stav práce všetkých telesných systémov. Imunitný systém sa tiež choval pokojne, u zvierat sa nepozorovali žiadne známky alergie. Postmortem histologická analýza rôznych tkanív nepreukázala žiadne abnormality. Vedci sa ubezpečili, že proteín AmA1 je úplne trávený enzýmami v žalúdočnej šťave.
Metóda zlepšovania zemiakov, ktorú navrhli indickí vedci, sa teda ukázala ako účinná a bezpečná. Autori článku PNAS sa domnievajú, že tento gén sa môže použiť v iných kultúrach.