Кромпир није само извор дијететских угљених хидрата за људе, већ и извор скроба за бројне индустријске употребе. Научници А&М АгриЛифе Тексаса проучавају како да промене однос два молекула скроба у кромпиру - амилозе и амилопектина - да би се повећала употреба усева у кулинарству и индустрији.
На пример, воштани кромпир са високим садржајем амилопектина користи се у производњи биопластике, адитива за храну, лепкова и алкохола.
Два рада недавно објављена у Међународном часопису за молекуларне науке и културу биљних ћелија, ткива и органа истражују како ЦРИСПР технологија може побољшати искоришћење кромпира.
Оба рада обухватају рад Степхание Тоинга, Пх.Д., која је била дипломирани студент у лабораторији Кирти Ратхор, Пх.Д., АгриЛифе Плант Биотехнолог на Текас А&М Плант Геномицс анд Биотецхнологи Институте и Департмент оф Соилс. Такође је коаутор оба рада била Исабелле Веилс, др, узгајивач кромпира АгриЛифе Ресеарцх на Тексашком одељењу за хортикултуру.
„Информације и знање које смо стекли из ове две студије помоћи ће нам да унесемо друге пожељне особине у овај веома важан усев“, рекао је Ратхор.
Чињенице о кромпиру
Кромпир се узгаја у преко 160 земаља на 40,8 милиона хектара и основна је храна за више од милијарду људи.
Кромпир средње величине садржи око 160 калорија, углавном добијених из скроба, каже Ратхор, због чега су кртоле важан извор енергије за многе људе широм света. Кромпир такође садржи друге есенцијалне хранљиве материје, укључујући витамине и минерале.
Скроб је од кључног значаја и за дијететску и за индустријску употребу.
Количина скроба у кртолима кромпира је главни фактор у одређивању употребе кромпира.
Кромпир са високим садржајем скроба се често користи за прављење прерађене хране попут помфрита, чипса и сушеног кромпира, каже Велс.
Кромпир са ниским и средњим садржајем скроба се често користи свеж или као стони кромпир, каже она. За свежу потрошњу кртола, додатни важни фактори су изглед кртола, укључујући текстуру покожице, боју покожице, боју меса и облик гомоља. Недавно су се појавиле посебне сорте кромпира разних облика, као што је беба; са црвеном, љубичастом или жутом кожом и месом постају популарни због лакоће припреме и повећане нутритивне вредности.
Поред тога, етанол се може произвести од кромпировог скроба за гориво или алкохолна пића; биоразградива пластична замена; или лепкови, везива, средства за текстуру и пунила за фармацеутску, текстилну, дрвну и папирну индустрију и друге секторе привреде.
За индустријску примену, важно је узети у обзир количину и врсту скроба у кромпиру.
Тоинга верује да су скробови са високим садржајем амилопектина пожељни за храну и друге индустријске примене због својих јединствених функционалних својстава. На пример, такви скробови су пожељни облик за употребу као стабилизатор и згушњивач у храни и као емулгатор у преливима за салату. Због своје стабилности од смрзавања и одмрзавања, амилопектински скроб се користи у замрзнутој храни. Поред тога, кромпир богат амилопектинским скробом производи више нивое етанола у поређењу са кромпиром са другим скробом.
Предности узгоја кромпира са одабраним скробом
Тоинга каже да би развој сорти кромпира са модификованим скробом могао отворити нове могућности. Кромпир који има висок садржај амилопектина и низак садржај амилозе, као што је генски уређен Иукон Голд који је описала у Међународном журналу молекуларних наука, има индустријску употребу изван своје традиционалне употребе.
Насупрот томе, кромпир са високим нивоом амилозе и ниским нивоом амилопектина био би пожељан за људску исхрану, рекао је Велс. Амилоза делује попут влакана и не ослобађа глукозу тако лако као амилопектин, што резултира нижим гликемијским индексом и чини кромпир укуснијим за особе са дијабетесом.
ЦРИСПР/Цас9 ствара нове могућности
Технологија ЦРИСПР/Цас9 проширила је палету алата која је доступна узгајивачима и пружа директнија и бржа средства за уграђивање жељених особина у популарне комерцијалне сорте усева, примећује Веилс. Традиционални узгој је дуг процес који може трајати 10-15 година.
Поред тога, због сложене природе генома кромпира, стварање нових сорти са правим скупом жељених особина представља изазов за конвенционални узгој, каже она. Молекуларне технологије су повећале ефикасност селекције, а уређивање гена помоћу ЦРИСПР/Цас9 технологије додаје још један слој сложености.
Побољшана сорта Иукон Голд
Међу различитим сортама кромпира оцењеним у првој студији, Иукон Голд се најбоље регенерисао, па је коришћен у другој студији. Резултат је био кромпир са високим садржајем амилопектина и ниским садржајем амилозе у скробу.
„Једна од нокаутираних биљака, Т2-7, показала је нормалан раст и карактеристике приноса, али је потпуно лишена амилозе“, рекао је Тоинга.
Гомољасти скроб, Т2-7, има индустријску примену у индустрији папира и текстила као лепак/везиво, биопластика и производња етанола. Скроб од гомоља овог експерименталног узорка, због своје отпорности на смрзавање и одмрзавање без потребе за хемијским модификацијама, такође би требало да буде користан у производњи смрзнуте хране. Кромпир са амилопектином као јединим обликом скроба такође би требало да производи више етанола за индустријску употребу или за производњу алкохолних пића.
Као следећи корак у овим студијама, приступни Т2-7 је самоопрашен и укрштен са донорским сојем Иукон Голд и другим клоновима кромпира да би се елиминисали трансгени елементи.