Техасские исследователи A&M AgriLife изучают, как изменить соотношение двух молекул крахмала, содержащихся в картофеле, — амилозы и амилопектина — для повышения кулинарных и кулинарных качеств. промышленность приложений.
Восковидный картофель, например, находит применение в линиях по производству биопластиков, пищевых добавок, клеев и спирта из-за высокого содержания в нем амилопектина.
В двух статьях, недавно опубликованных в International Journal of Molecular Sciences and Plant Cell, Tissue, and Organ Culture, описывается, как технология CRISPR/Cas9 может улучшить использование крупнейшей в мире овощной культуры.
Технология CRISPR/Cas9 расширила набор инструментов селекционеров и представляет собой более прямой и быстрый способ включения желаемых признаков в популярные коммерческие сорта картофеля.
В первом исследовании, описанном в статье «Культура клеток, тканей и органов», линия картофеля, содержащая четыре копии gfp, гена медузы, который позволяет визуализировать активность гена на основе флуоресценции, была подвергнута мутации с использованием CRISPR/Cas9. система. По сути, этот проект предоставил наглядную характеристику, которая позволила исследователям оптимизировать методологию.
Среди различных сортов картофеля, оцененных в первом исследовании, штамм Yukon Gold регенерировал лучше всего, поэтому его использовали во втором исследовании. Во втором нокаутном исследовании, описанном в International Journal of Molecular Sciences, нативный ген gbss в тетраплоидном штамме Yukon Gold был нацелен на эффективное устранение амилозы. В результате был получен картофель с высоким содержанием крахмала в амилопектине и низким содержанием амилозы.
«Информация и знания, которые мы получили в результате этих двух исследований, помогут нам внедрить другие желательные признаки в эту очень важную культуру», — говорит Кирти Ратор, доктор философии, биотехнолог растений AgriLife Research Техасского института геномики и биотехнологии растений A&M и Департамента Почвенные и растениеводческие науки, цитирует Eurekalert.
Изабель Валес, доктор философии, селекционер картофеля AgriLife Research Департамента садоводческих наук штата Техас A&M, отметила, что картофель с низким и средним уровнем содержания крахмала часто используется для производства свежего или столового сырья. Дополнительные важные факторы для свежего рынка включают внешний вид клубня, который включает текстуру кожуры, цвет кожуры, цвет мякоти и форму клубня. В последнее время популярность приобрели специальные сорта картофеля различной формы, такие как мальки, более мелкие, с красной, пурпурной или желтой кожурой и мякотью, благодаря простоте приготовления и повышенной питательной ценности.
«Форма клубня картофеля менее важна для промышленных целей, чем для потребления человеком. Клубни картофеля с внешними деформациями, вызванными жарой, засухой или другими факторами, могут быть перенаправлены на бесчисленное количество целей, включая корм для собак и крупного рогатого скота. Кроме того, картофельный крахмал может производить этанол для топлива или напитков, таких как водка; биоразлагаемый заменитель пластика; клеи, связующие вещества, текстурирующие агенты и наполнители для фармацевтической, текстильной, деревообрабатывающей, бумажной промышленности и других отраслей. Для промышленного применения важно учитывать количество и тип крахмала в картофеле», — сказал Валес.
Крахмалы с высоким содержанием амилопектина желательны для обработанных пищевых продуктов
Стефани Тойнга, доктор философии, постдокторский сотрудник Texas A&M AgriLife Research в Vales, сказала, что крахмалы с высоким содержанием амилопектина желательны для обработанных пищевых продуктов и других промышленных применений из-за их уникальных функциональных свойств. Такие крахмалы, например, предпочтительны для использования в качестве стабилизатора и загустителя в пищевых продуктах, а также в качестве эмульгатора в заправках для салатов. Амилопектиновый крахмал используется в замороженных продуктах из-за его стабильности при замораживании и оттаивании. Кроме того, картофель с высоким содержанием амилопектинового крахмала производит больше этанола, чем картофель с высоким содержанием других крахмалов.
По мнению упомянутых выше экспертов, создание сортов картофеля с модифицированным крахмалом может открыть новые возможности. Картофель с высоким соотношением амилопектина и амилозы, такой как штамм Yukon Gold с отредактированным геномом, имеет промышленное применение в дополнение к традиционному использованию. Картофель с высоким уровнем амилозы и низким уровнем амилопектина, с другой стороны, был бы предпочтительнее для употребления в пищу человеком.
Амилоза действует как клетчатка и не так легко высвобождает глюкозу, как амилопектин, что приводит к более низкому гликемическому индексу и делает картофель более приемлемым для диабетиков.
Крахмал клубней T2-7 может найти промышленное применение в бумажной и текстильной отраслях, таких как клеи/связующие вещества, биопластики и производство этанола. Крахмал клубней этого экспериментального штамма благодаря его устойчивости к замораживанию и оттаиванию без необходимости химических модификаций также должен быть полезен при производстве замороженных пищевых продуктов. Картофель с амилопектином в качестве исключительной формы крахмала также должен давать больше этанола для промышленного использования или для создания алкогольных напитков.
В качестве следующего шага в этих исследованиях штамм T2-7 был подвергнут самоопылению и скрещен с донором штамма Yukon Gold и другими клонами картофеля для устранения трансгенных элементов.
