Sciencemag.cz
Doporučujeme
Škrob v bramborách se skládá ze dvou molekul, polysacharidů amylózy a amylopektinu. Ty jsou v různých odrůdách obsaženy v různých poměrech a od toho se pak odvíjí i primární využití brambor. Například voskovité brambory s vysokým obsahem amylopektinu se uplatňují při výrobě bioplastů, potravinářských přísad, lepidel, plnidel nebo alkoholu. A právě tento typ nyní vědci vytvořili, respektive optimalizovali biotechnologicky.
Brambory s vysokým obsahem škrobu obecně se často používají k výrobě dále zpracovávaných potravin, jako jsou hranolky, chipsy a sušené výrobky. Hlízy s nižším až středním obsahem škrobu jíme a skladujeme v nezpracované podobě. U přímo konzumovaných brambor hraje roli i jejich tvar. Hlízy s vnějšími deformacemi v důsledku sucha, horka nebo jiných faktorů se namísto toho dále zpracovávají, mj. i do krmiv pro hospodářská zvířata, ale i psy.
Co se pak týče speciálně amylopektinu (viz úvodní odstavec), brambory s jeho vyšším obsahem se hodí také jako stabilizátor, emulgátor, zahušťovadlo a pro zmrazené výrobky (je v tomto ohledu stabilnějším než amylóza). Z amylopektinu lze získat také více lihu nebo octa.
Naopak amylóza se chová trochu jako vláknina a nerozkládá se na glukózu tak snadno/rychle jako amylopektin. Takové odrůdy mají tedy nižší glykemický indexu, takže se lépe hodí pro lidskou výživu (zejména za situace ve vyspělých zemích, kde (pre)diabetes má nebo časem bude mít každý druhý).
Stephany Toinga a Isabel Vales z Texas A&M University a jejich kolegové nyní publikovali dvě práce na téma, jak se brambory dají dále vylepšovat pomocí technologie CRISPR. Vědkyně vyrobily např. brambory s vysokým obsahem amylopektinu a nízkým obsahem amylózy, geneticky upravený kmen Yukon Gold (Yukon Gold sám o sobě je běžná odrůda brambor). Pomocí CRISPR/Cas9 je tento proces mnohem rychlejší, konvenční šlechtění nové odrůdy trvá obvykle 10-15 let. Navíc je i celkem komplikované, protože genom brambor je složitý. (Poznámka: brambory při šlechtění obvykle třeba množit pohlavně ze semen, ne z hlíz, jako se to dělá v zemědělství.)
Pro CRISPR/Cas9 vědci zvolili metodu Agrobacterium (Rhizobacterium, gramnegativní bakterie, jako vektor se v genetickém inženýrství používá běžně), která je spolehlivá, účinná i levná. Nejprve metodu optimalizovali, když použili brambory obsahující 4 kopie genu gpf. Jedná se o gen původem z medúzy, který díky fluorescenci umožňuje snadno sledovat aktivitu. Po optimalizaci metody se ukázalo, že brambory „nesvítí“, tj. postup dokázal vypnout (knokautovat, narušit, vystřihnout) všechny kopie genu. To je důležité, protože genom brambor je tetraploidní. Stejnou metodou pak vědci knokautovali nativní gen gbss v tetraploidním kmeni Yukon Gold a výsledkem byly brambory se škrobem bohatým na amylopektin a nízkým obsahem amylózy. Růst a výnosy upravených brambor zůstaly přitom beze změny. Dále pak bylo provedeno křížení z původním kmenem Yukon Gold, což z genomu odstranilo transgenní prvky (zřejmě s ohledem na různé legislativy a schvalovací procesy; ne že by to tedy v EU pomohlo.)
Brambory jsou z hlediska lidské výživy třetí nejdůležitější plodinou po rýži a pšenici. Pěstují se na ploše více než 40 miliard hektarů.
Stephany Toinga-Villafuerte et al, CRISPR/Cas9-Mediated Mutagenesis of the Granule-Bound Starch Synthase Gene in the Potato Variety Yukon Gold to Obtain Amylose-Free Starch in Tubers, International Journal of Molecular Sciences (2022). DOI: 10.3390/ijms23094640
Stephany Toinga-Villafuerte et al, Green fluorescent protein gene as a tool to examine the efficacy of Agrobacterium-delivered CRISPR/Cas9 reagents to generate targeted mutations in the potato genome, Plant Cell, Tissue and Organ Culture (PCTOC) (2022). DOI: 10.1007/s11240-022-02310-8
Zdroj: Texas A&M University / Phys.org
