Biotechnologové z Národního ústavu pro výzkum rostlinných genomů v Novém Dillí v Indii vyvinuli geneticky modifikované brambory, které obsahují o 60% více bílkovin než běžné hlízy
V tom jim pomohl gen amarantu obilovin. Podle vědců zachrání jejich vývoj nejen vegetariány před hladověním bílkovin.
Významná část populace naší planety (více než miliarda lidí) nemá dostatečnou výživu a nejvíce trpí nedostatkem bílkovin. Jak bylo opakovaně prokázáno v pokusech na zvířatech a v lidských pozorováních, nedostatek bílkovin ve stravě způsobuje zpoždění ve fyzickém a duševním vývoji a může vyvolat vážné onemocnění. Zvláště nebezpečná je podvýživa bílkovin v raném věku. Lidské tělo, stejně jako jiná zvířata, může syntetizovat pouze 11 z 21 aminokyselin potřebných pro syntézu tělních proteinů. Zbývajících deset je esenciálních aminokyselin, které by člověk měl dostat z jídla.
Genetika se snaží zvýšit obsah bílkovin v potravinářských plodinách po celém světě. A pro miliony lidí, zejména v rozvojových zemích, jsou brambory základem jejich každodenního stravování. Pro všechny jeho výhody je v hlízách málo bílkovin. Mnoho vědeckých skupin proto vytváří brambory bohaté na bílkoviny.
Gen vybraný z amarantu
Pro zvýšení obsahu bílkovin vědci vyzkoušeli různé geny, ale nebyly vhodné pro praktické použití. Indičtí genetici z Národního ústavu pro výzkum rostlinných genomů získali a studovali transgenní brambory s vloženým genem AmA1 (Amaranth Albumin 1). Tento gen se získává z amarantu obilných rostlin, kde plní důležitou funkci - ukládá protein v semenech. Protein AmA1 je vyvážen aminokyselinami a byl schválen WHO pro nutriční hodnotu.
Indičtí biologové pod vedením Asis Datty získali transgenní brambory ze sedmi ekonomicky důležitých odrůd s různými genotypy. Za tímto účelem byl konstrukt z genu AmA1 v kombinaci s genem, který jej aktivoval, přenesen do rostlinného genomu. Pro přenos se tradičně používají agrobakterie.
Jak experiment ukázal, transgenní rostliny brambor se v morfologických charakteristikách nijak nelišily od rostlin obyčejných.
Esenciální aminokyseliny přidávané do brambor
Vědci zjistili, že gen je exprimován ve větší míře v hlízách, v menší míře ve stonku a velmi málo v listech. V hlízách stimuluje gen amarantu ukládání proteinů. To bylo určeno množstvím dusíku a elektroforézou. U různých transgenních kultivarů se obsah bílkovin ve srovnání s konvenčními kultivary zvýšil o 35-60%. Autoři práce poznamenávají, že předchozí pokusy zvýšit obsah bílkovin v bramborách nevedly k více než 35% nárůstu.
Propagační video:
Aminokyselinová analýza ukázala, že transgenní hlízy mají zvýšený obsah několika esenciálních aminokyselin: lysinu, tyrosinu a aminokyselin obsahujících síru, které jsou u běžných brambor vzácné. Zvýšil se také obsah kyseliny asparagové, kyseliny glutamové, argininu, leucinu a isoleucinu. Všechny tyto změny jsou způsobeny zvýšenou expresí adamantního genu pro zásoby semen.
Biologové se snažili zjistit, zda je obohacení brambor bílkovinami doprovázeno zvýšením biomasy. Ukázalo se, že je to tak: suchá hmotnost suchozemských částí transgenních rostlin přesáhla hmotnost kontrolních rostlin o 7–20%. To ukazuje na zvýšení intenzity fotosyntézy. Experiment potvrdil, že využití CO 2 transgenními rostlinami vzrostlo o 27%. Vědci naznačují, že zde funguje následující mechanismus: zvýšená syntéza bílkovin v transgenních rostlinách vyčerpává zásobu volných aminokyselin, což zase vede ke zvýšené fotosyntéze. Ve dvouletých polních experimentech prováděných za různých klimatických podmínek indičtí genetici zjistili, že výnos transgenních hlíz brambor je o 15–25% vyšší než obvykle.
Brambory nepoškodily krysy
Transgenní brambor byl testován na bezpečnost u potkanů, kteří ho jedli tři měsíce. Biochemický krevní test se ukázal být normální, stejně jako stav práce všech tělesných systémů. Imunitní systém se také choval klidně, u zvířat nebyly pozorovány žádné známky alergie. Postmortem histologická analýza různých tkání neprokázala žádné abnormality. Vědci se ujistili, že protein AmA1 je zcela tráven enzymy v žaludeční šťávě.
Metoda zlepšování brambor navržená indickými vědci se tedy ukázala jako účinná a bezpečná. Autoři článku PNAS věří, že tento gen lze použít v jiných kulturách.