Во многих тропических странах, особенно в Африке к югу от Сахары, маниока является одним из наиболее важных продуктов питания. Люди едят крахмалистые корни, а также листья как овощ. Оба должны быть сначала приготовлены, чтобы удалить токсичные соединения цианида, которые производит маниока.
Но у корнеплодов есть недостаток: хотя они и богаты калориями, в целом они содержат мало витаминов.
В частности, витамин B6 присутствует только в небольших количествах, и человек, для которого маниока является основным продуктом питания, должен будет съесть около 1.3 кг ежедневно для получения достаточного количества этого жизненно важного витамина.
Серьезный дефицит в Африке
Дефицит витамина B6 распространен в нескольких регионах Африки, где маниока часто является единственным основным продуктом питания людей. Заболевания сердечно-сосудистой и нервной систем, а также связанные с дефицитом витамина B6.
Ученые-растениеводы из ETH Zurich и Женевского университета решили найти способ увеличить производство витамина B6 в корнях и листьях маниока. Это может предотвратить дефицит витамина B6 у людей, которые потребляют в основном маниоку.
Генетически модифицированные линии производят больше B6
Их проект увенчался успехом: в последнем выпуске журнала Nature Biotechnology ученые представляют новый генетически модифицированный сорт маниоки, который производит в несколько раз более высокий уровень этого важного витамина.
«При использовании улучшенного сорта только 500 г вареных корней или 50 г листьев в день достаточно для удовлетворения суточной потребности в витамине B6», — говорит Вильгельм Груиссем, профессор биотехнологии растений в ETH Zurich. Основа для нового генетически модифицированного варианта маниоки была разработана профессором Терезой Фицпатрик из Женевского университета. Она обнаружила биосинтез витамина B6 в модельном растении талева кресс (Arabidopsis thaliana). Два фермента, PDX1 и PDX2, участвуют в синтезе витамина.
С введением соответствующих генов ферментов в геном маниоки исследователи получили несколько новых линий маниоки с повышенным уровнем витамина B6.
Стабильно в полевых условиях
Чтобы определить, было ли повышенное производство витамина в генетически модифицированной кассаве стабильным, не влияя на урожай, ученые-растениеводы провели испытания в теплице и полевые испытания в течение нескольких лет. «Было важно определить, что генетически модифицированная маниока неизменно вырабатывала высокий уровень витамина B6 в различных условиях», — говорит Груиссем.
Измерения метаболитов подтвердили, что линии маниока производят в несколько раз больше витамина B6 как в корнях, так и в листьях, чем нормальная маниока. Исследователи также связали увеличение производства с активностью перенесенных генов, независимо от того, выращивались ли растения в теплице или в поле. Повышенный уровень витамина B6 оставался стабильным даже после того, как маниока была дважды размножена вегетативным размножением.
Ранее исследователи проанализировали несколько сотен различных сортов маниоки из Африки на предмет естественного содержания витамина B6 — ни один из них не имел такого высокого уровня, как генетически модифицированный.
Витамин B6 из генетически модифицированных разновидностей является биодоступным, что означает, что люди могут хорошо его усваивать и использовать, что было подтверждено исследовательской группой из Университета Утрехта.
Доступные технологии
«Наша стратегия показывает, что повышение уровня витамина B6 в важной продовольственной культуре с использованием генов Arabidopsis является стабильным даже в полевых условиях.
Не менее важно обеспечить доступность технологии для лабораторий в развивающихся странах ", — говорит Эрве Вандершурен, который руководил программой исследований маниоки в ETH Zurich и недавно стал профессором генетики растений в Университете Льежа.
Пока неясно, когда и как маниока с повышенным содержанием витамина B6 попадет к фермерам и потребителям. Новый признак должен быть скрещен с сортами, предпочитаемыми фермерами с использованием традиционной селекции растений, или введен в отобранные сорта с использованием генной инженерии.
Вандершурен надеется, что это можно будет сделать в африканских лабораториях.
Ранее он обучал ученых на месте и организовывал семинары по созданию платформ для генетической модификации сельскохозяйственных культур в африканских лабораториях. «Мы надеемся, что эти платформы помогут распространить технологию среди фермеров и потребителей."
Метод увеличения витамина B6 не был запатентован, потому что генная конструкция и технология должны быть доступны всем заинтересованным сторонам бесплатно.
Проблема распространения и законодательства
Однако одним огромным препятствием является распространение и использование нового сорта: «Есть как минимум два препятствия: законодательство в отношении трансгенных культур в развивающихся странах и внедрение системы семян маниоки, чтобы дать всем фермерам доступ к технологиям», — говорит Вандершурен.
В настоящее время он руководит проектом в Индии совместно со Школой сельскохозяйственных, лесных и пищевых наук (HAFL) в Цолликофене, результатом которого, как он надеется, станет руководство по развитию устойчивой системы семеноводства маниоки в Индии. «Наша работа в Африке также выиграет от этого проекта», — утверждает он.
Отдельные национальные организации, а также ФАО и другие НПО в настоящее время организуют распространение черенков маниоки для выращивания в Африке.
Однако срочно необходима лучшая и более эффективная организация для распространения здорового растительного материала, говорит исследователь.
С законодательной стороны выращивание генетически модифицированной маниоки (и других культур) еще не повсеместно регулируется.
Во многих африканских странах, таких как Уганда, Кения и Нигерия, правительства уже приняли законодательство о полевых испытаниях генетически модифицированных растений. «Это важный шаг для обеспечения возможности тестирования улучшенных сортов в полевых условиях», — говорит Вандершурен. "Чтобы разрешить выращивание генетически модифицированных растений, соответствующие парламенты должны будут разработать дальнейшее законодательство."
Больше, чем просто вещество
Витамин B6 представляет собой смесь трех похожих молекул, а именно пиридоксола, пиридоксина и пиридоксамина. Это предшественники пиридоксальфосфата, одного из наиболее важных коферментов в организме, участвующих в сборке и модификации белков. Организм человека не может производить витамин B6, поэтому он должен поступать с пищей. Высокое содержание витамина B6 содержится, например, в соевых бобах, овсе, говяжьей печени и коричневом рисе.
Авокадо, орехи и картофель также являются хорошими источниками. Суточная потребность взрослого человека составляет примерно 1.От 5 мг до 2 мг.