Biotechnologen van het National Institute for Plant Genome Research in New Delhi, India, hebben genetisch gemodificeerde aardappelen ontwikkeld die 60% meer eiwit bevatten dan gewone knollen
Het gen van de amarant van de graanplant hielp hen hierbij. Volgens wetenschappers zal hun ontwikkeling niet alleen vegetariërs redden van eiwitgebrek.
Een aanzienlijk deel van de bevolking van onze planeet (meer dan een miljard mensen) heeft niet voldoende voeding en lijdt het meest aan eiwittekort. Zoals herhaaldelijk is aangetoond in dierexperimenten en menselijke waarnemingen, veroorzaakt een gebrek aan proteïne in de voeding een vertraging in de lichamelijke en geestelijke ontwikkeling en kan het ernstige ziekten veroorzaken. Vooral ondervoeding op jonge leeftijd is gevaarlijk. Het menselijk lichaam kan, net als andere dieren, slechts 11 van de 21 aminozuren synthetiseren die nodig zijn voor de synthese van lichaamseiwitten. De overige tien zijn essentiële aminozuren die een persoon uit voedsel zou moeten krijgen.
Genetica probeert het eiwitgehalte in voedselgewassen over de hele wereld te verhogen. En voor miljoenen mensen, vooral in ontwikkelingslanden, vormen aardappelen de basis van hun dagelijkse voeding. Ondanks al zijn voordelen zit er weinig eiwit in knollen. Daarom maken veel wetenschappelijke groepen eiwitrijke aardappelen.
Gen geselecteerd uit amarant
Om het eiwitgehalte te verhogen, probeerden wetenschappers verschillende genen, maar die waren niet geschikt voor praktisch gebruik. Indiase genetici van het National Institute of Plant Genome Research verkregen en bestudeerden transgene aardappelen met een ingebracht AmA1-gen (Amaranth Albumine 1). Dit gen wordt verkregen uit de amarant van de graanplant, waar het een belangrijke functie vervult: het slaat eiwit op in de zaden. AmA1-eiwit is uitgebalanceerd aminozuren en is door de WHO goedgekeurd voor voedingswaarde.
Indiase biologen onder leiding van Asis Datta hebben transgene aardappelen verkregen uit zeven economisch belangrijke rassen met verschillende genotypen. Om dit te doen, werd een construct van het AmA1-gen in combinatie met het gen dat het activeert, overgebracht naar het plantengenoom. Agrobacteriën worden traditioneel gebruikt voor overdracht.
Zoals het experiment aantoonde, verschilden transgene aardappelplanten op geen enkele manier van gewone planten in morfologische kenmerken.
Essentiële aminozuren toegevoegd aan aardappelen
Wetenschappers hebben ontdekt dat het gen in grotere mate tot expressie komt in knollen, in mindere mate in de stengel en heel weinig in de bladeren. In knollen stimuleert het amarant-gen de eiwitopslag. Het werd bepaald door de hoeveelheid stikstof en door elektroforese. In verschillende transgene cultivars is het eiwitgehalte met 35-60% gestegen in vergelijking met conventionele cultivars. De auteurs van het werk merken op dat eerdere pogingen om het eiwitgehalte in aardappelen te verhogen, resulteerden in een toename van niet meer dan 35%.
Promotie video:
Aminozuuranalyse toonde aan dat transgene knollen een verhoogd gehalte aan verschillende essentiële aminozuren hebben: lysine, tyrosine en zwavelhoudende aminozuren, die in gewone aardappelen schaars zijn. Het gehalte aan asparaginezuur, glutaminezuur, arginine, leucine en isoleucine nam ook toe. Al deze veranderingen worden veroorzaakt door de verhoogde expressie van het onvermurwbare gen voor zaadvoorraden.
Biologen keken of de eiwitverrijking van aardappelen gepaard ging met een toename van biomassa. Het bleek zo te zijn: het drooggewicht van de terrestrische delen van de transgene planten was 7–20% hoger dan het gewicht van de controleplanten. Dit duidt op een toename van de intensiteit van fotosynthese. Het experiment bevestigde dat het CO 2 -gebruik door transgene planten met 27% toeneemt. Wetenschappers suggereren dat het volgende mechanisme hier werkt: verhoogde eiwitsynthese in transgene planten vermindert de toevoer van vrije aminozuren, en dit leidt op zijn beurt tot verbeterde fotosynthese. In twee jaar durende veldexperimenten, uitgevoerd onder verschillende klimatologische omstandigheden, ontdekten Indiase genetici dat de opbrengst van transgene aardappelknollen 15-25% hoger is dan normaal.
Aardappelen waren niet schadelijk voor de ratten
De transgene aardappel werd getest op veiligheid bij ratten die hem drie maanden aten. De biochemische bloedtest bleek normaal te zijn, evenals de toestand van alle lichaamssystemen. Het immuunsysteem gedroeg zich ook kalm, er werden geen tekenen van allergie waargenomen bij de dieren. Postmortale histologische analyse van verschillende weefsels liet geen afwijkingen zien. Wetenschappers hebben ervoor gezorgd dat het AmA1-eiwit volledig wordt verteerd door enzymen in het maagsap.
Het is dus aangetoond dat de methode voor het verbeteren van aardappelen die door Indiase wetenschappers is voorgesteld, effectief en veilig is. De auteurs van het PNAS-artikel geloven dat dit gen in andere culturen kan worden gebruikt.
