Biotehnologi Nacionālajā augu genoma pētniecības institūtā Ņūdeli, Indijā, ir izstrādājuši ģenētiski modificētus kartupeļus, kas satur par 60% vairāk olbaltumvielu nekā parastie bumbuļi
Viņiem šajā palīdzēja graudaugu auga amarēna gēns. Pēc zinātnieku domām, to attīstība glābs ne tikai veģetāriešus no olbaltumvielu bada.
Ievērojama daļa mūsu planētas iedzīvotāju (vairāk nekā miljards cilvēku) nav atbilstoša uztura un visvairāk cieš no olbaltumvielu deficīta. Kā vairākkārt pierādīts eksperimentos ar dzīvniekiem un cilvēku novērojumos, olbaltumvielu trūkums uzturā kavē fiziskās un garīgās attīstības kavēšanos un var izraisīt nopietnas slimības. Īpaši bīstami ir olbaltumvielu nepietiekams uzturs agrīnā vecumā. Cilvēka ķermenis, tāpat kā citi dzīvnieki, var sintezēt tikai 11 no 21 aminoskābēm, kas vajadzīgas ķermeņa olbaltumvielu sintēzei. Atlikušie desmit ir neaizvietojamās aminoskābes, kuras cilvēkam jāsaņem no pārtikas.
Ģenētika visā pasaulē cenšas palielināt olbaltumvielu saturu pārtikas kultūrās. Un miljoniem cilvēku, īpaši jaunattīstības valstīs, kartupeļi ir viņu ikdienas uztura pamatā. Lai izmantotu visas tās priekšrocības, bumbuļos ir maz olbaltumvielu. Tāpēc daudzas zinātniskās grupas rada ar olbaltumvielām bagātus kartupeļus.
Gēns, kas izvēlēts no amarants
Lai palielinātu olbaltumvielu saturu, zinātnieki izmēģināja dažādus gēnus, taču tie nebija piemēroti praktiskai lietošanai. Indijas ģenētiķi no Nacionālā augu genoma izpētes institūta ieguva un pētīja transgēnus kartupeļus ar iespraustu AmA1 gēnu (Amaranth Albumin 1). Šis gēns tiek iegūts no graudaugu amaranta, kur tas veic svarīgu funkciju - tas uzglabā olbaltumvielu sēklās. AmA1 proteīns ir aminoskābju līdzsvarots, un PVO to ir apstiprinājusi uzturvērtībā.
Indijas biologi Asisa Datta vadībā ir ieguvuši transgēnus kartupeļus no septiņām ekonomiski nozīmīgām šķirnēm ar dažādiem genotipiem. Lai to izdarītu, konstrukcija no gēna AmA1 kombinācijā ar gēnu, kas to aktivizē, tika pārnesta uz augu genomu. Agrobaktērijas tradicionāli izmanto pārvietošanai.
Kā parādīja eksperiments, transgēnie kartupeļu augi morfoloģisko īpašību ziņā neatšķīrās no parastajiem.
Kartupeļiem pievienotās neaizvietojamās aminoskābes
Zinātnieki ir atklājuši, ka gēns lielākā mērā tiek izteikts bumbuļos, mazākā mērā stublājā un ļoti maz - lapās. Bumbuļos amaranta gēns stimulē olbaltumvielu uzkrāšanos. To noteica ar slāpekļa daudzumu un ar elektroforēzi. Dažādās transgēnās šķirnēs olbaltumvielu saturs palielinājās par 35–60%, salīdzinot ar parastajām šķirnēm. Darba autori atzīmē, ka iepriekšējie mēģinājumi palielināt olbaltumvielu saturu kartupeļos izraisīja pieaugumu ne vairāk kā par 35%.
Reklāmas video:
Aminoskābju analīze parādīja, ka transgēnajos bumbuļos ir palielināts vairāku neaizvietojamo aminoskābju saturs: lizīns, tirozīns un sēru saturošās aminoskābes, kuru parastos kartupeļos ir maz. Palielinājās arī asparagīnskābes, glutamīnskābes, arginīna, leicīna un izoleicīna saturs. Visas šīs izmaiņas izraisa pastiprinātā adamantā gēna ekspresija sēklu krājumos.
Biologi apskatīja, vai kartupeļu bagātināšana ar olbaltumvielām ir saistīta ar biomasas palielināšanos. Izrādījās tā: transgēno augu sauszemes daļa sauso svaru pārsniedza kontroles augu svaru par 7–20%. Tas norāda uz fotosintēzes intensitātes palielināšanos. Eksperiments apstiprināja, ka CO 2 izmantošana transgēnos augos palielinās par 27%. Zinātnieki ierosina, ka šeit darbojas šāds mehānisms: palielināta olbaltumvielu sintēze transgēnos augos samazina brīvo aminoskābju piegādi, un tas, savukārt, veicina pastiprinātu fotosintēzi. Divus gadus ilgos eksperimentos, kas veikti dažādos klimatiskajos apstākļos, Indijas ģenētiķi atklāja, ka transgēnu kartupeļu bumbuļu raža ir par 15-25% augstāka nekā parasti.
Kartupeļi nekaitēja žurkām
Transgēno kartupeļu drošība tika pārbaudīta žurkām, kuras to ēda trīs mēnešus. Bioķīmiskais asins tests izrādījās normāls, kā arī visu ķermeņa sistēmu darba stāvoklis. Arī imūnsistēma izturējās mierīgi, dzīvniekiem netika novērotas alerģijas pazīmes. Dažādu audu pēcnāves histoloģiskā analīze neuzrādīja novirzes. Zinātnieki ir pārliecinājušies, ka AmA1 olbaltumvielas ir pilnībā sagremotas kuņģa sulas fermentos.
Tātad Indijas zinātnieku ierosinātā kartupeļu uzlabošanas metode ir pierādīta kā efektīva un droša. PNAS raksta autori uzskata, ka šo gēnu var izmantot citās kultūrās.