Бульба з'яўляецца крыніцай не толькі дыетычных вугляводаў для чалавека, але і крухмалу для шматлікіх ужыванняў у прамысловасці. Тэхаскія навукоўцы A & M AgriLife вывучаюць, як можна змяніць суадносіны двух малекул крухмалу ў бульбе – амілозы і амілапектыну – для павелічэння кулінарнага і прамысловага прымянення гэтай культуры.
Напрыклад, васковая бульба з высокім утрыманнем амілапектыну прымяняецца ў вытворчасці біяпластыкаў, харчовых дабавак, клеяў і спірту.
У двух артыкулах, нядаўна апублікаваных у часопісах International Journal of Molecular Sciences і Plant Cell, Tissue and Organ Culture, расказваецца, як тэхналогія CRISPR можа палепшыць выкарыстанне бульбы.
Абодва артыкулы ўключаюць працу, праведзеную Стэфані Тойнгой, доктарам філасофіі, якая была аспірантам у лабараторыі Кірці Ратар, доктара філасофіі, біятэхнолага раслін AgriLife у Тэхаскім інстытуце геномікі і біятэхналогіі раслін A&M і Дэпартаменце глеб. Таксама суаўтарам абодвух артыкулаў была Ізабель Вейлс, доктар філасофіі, селекцыянер бульбы AgriLife Research у Дэпартаменце садоўніцкіх навук Тэхаса A&M.
"Інфармацыя і веды, якія мы атрымалі ў выніку гэтых двух даследаванняў, дапамогуць нам укараніць іншыя пажаданыя прыкметы ў гэтую вельмі важную культуру", – сказаў Ратар.
Факты аб бульбе
Бульба вырошчваецца больш чым у 160 краінах на 40,8 акраў і служыць асноўным прадуктам харчавання для больш чым мільярда чалавек.
Па словах Ратар, бульба сярэдняга памеру змяшчае каля 160 калорый, у асноўным атрыманых з крухмалу, таму клубні з'яўляюцца важнай крыніцай энергіі для многіх людзей ва ўсім свеце. Бульба таксама змяшчае іншыя неабходныя пажыўныя рэчывы, у тым ліку вітаміны і мінералы.
Крухмал мае ключавое значэнне як для дыетычнага, так і для прамысловага выкарыстання.
Колькасць крухмалу ў клубнях бульбы з'яўляецца асноўным фактарам, які вызначае выкарыстанне бульбы.
Па словах Вэйлз, бульба з высокім утрыманнем крухмалу часта выкарыстоўваецца для вытворчасці паўфабрыкатаў, такіх як бульба фры, чыпсы і сушоная бульба.
Паводле яе слоў, бульба з нізкім і сярэднім утрыманнем крухмалу часта выкарыстоўваецца ў свежым выглядзе або ў якасці сталовага. Для ўжывання клубняў у свежым выглядзе дадатковымі важнымі фактарамі з'яўляюцца вонкавы выгляд клубня, уключаючы тэкстуру лупіны, колер лупіны, колер мякаці і форму клубня. У апошні час з'явіліся спецыяльныя гатункі бульбы рознай формы, такія як бэбі; з чырвоным, фіялетавым ці жоўтым колерам лупіны і мякаці становяцца папулярнымі з-за іх зручнасці ў падрыхтоўцы і падвышанай пажыўнай каштоўнасці.
Акрамя таго, з бульбянога крухмалу можна вырабляць этанол для паліва ці алкагольных напояў; біяраскладальны заменнік пластыка; або клеі, злучныя рэчывы, якія тэкстуруюць агенты і напаўняльнікі для фармацэўтычнай, тэкстыльнай, дрэваапрацоўчай і папяровай прамысловасці і іншых сектараў эканомікі.
Для прамысловага прымянення важна ўлічваць колькасць і тып крухмалу ў бульбе.
Тойнг лічыць, што крухмалы з высокім утрыманнем амілапектыну пажаданыя для харчовых прадуктаў і іншага прамысловага прымянення з-за іх унікальных функцыянальных уласцівасцяў. Напрыклад, такія крухмалы з'яўляюцца пераважнай формай для выкарыстання ў якасці стабілізатара і загушчальніка ў харчовых прадуктах і ў якасці эмульгатара ў запраўках для салат. З-за стабільнасці пры замарожванні-адтаванні амілапекцінавы крухмал выкарыстоўваецца ў замарожаных прадуктах. Акрамя таго, бульба, багатая на амілапекцінавы крухмал, дае больш высокі ўзровень этанолу ў параўнанні з бульбай з іншымі крухмаламі.
Перавагі селекцыі бульбы з адборным крухмалам
Паводле слоў Тойнгі, стварэнне сартоў бульбы з мадыфікаваным крухмалам можа адкрыць новыя магчымасці. Бульба з высокім утрыманнем амілапектыну і нізкім утрыманнем амілозы, такі як Yukon Gold з адрэдагаваным геном, які яна апісала ў Міжнародным часопісе малекулярных навук, мае прамысловае прымяненне акрамя традыцыйнага выкарыстання.
Наадварот, бульба з высокім узроўнем амілозы і нізкім утрыманнем амілапектыну была б пажаданай для ўжывання ў ежу чалавекам, сказала Валес. Амілоза дзейнічае як абалоніна і не вызваляе глюкозу гэтак жа лёгка, як амілапекцін, што прыводзіць да больш нізкага глікемічнага індэксу і робіць бульбу больш прымальным для людзей з дыябетам.
CRISPR/Cas9 стварае новыя магчымасці
Як адзначае Вейлз, тэхналогія CRISPR/Cas9 пашырыла набор прылад, даступных селекцыянерам, і ўяўляе сабою больш прамы і хуткі сродак для ўключэння жаданых прыкмет у папулярныя камерцыйныя гатункі сельскагаспадарчых культур. Традыцыйная селекцыя - працяглы працэс, які можа заняць 10-15 гадоў.
Акрамя таго, паводле яе слоў, з-за складанай прыроды геному бульбы, стварэнне новых сартоў з правільным наборам жаданых прыкмет з'яўляецца складанай задачай для традыцыйнай селекцыі. Малекулярныя тэхналогіі павысілі эфектыўнасць селекцыі, а рэдагаванне генаў з выкарыстаннем тэхналогіі CRISPR / Cas9 дадае яшчэ адзін узровень складанасці.
Палепшаны гатунак Юкон Голд
Сярод розных гатункаў бульбы, ацэненых у першым даследаванні, гатунак Yukon Gold рэгенераваў лепш за ўсё, таму яго выкарыстоўвалі ў другім даследаванні. У выніку была атрымана бульба з высокім утрыманнем амілапектыну і нізкім утрыманнем амілозы ў крухмале.
"Адна з накаўтаваных раслін, T2-7, паказала нармальныя характарыстыкі росту і ўраджайнасці, але цалкам пазбаўлена амілозы", – сказаў Тойнга.
Крухмал з клубняў, T2-7, можа знайсці прамысловае прымяненне ў папяровай і тэкстыльнай прамысловасці ў якасці клею / злучнага рэчыва, біяпластыка і вытворчасці этанолу. Крухмал клубняў гэтага эксперыментальнага ўзору, дзякуючы яго ўстойлівасці да замарожвання і адтаванню без неабходнасці хімічных мадыфікацый, таксама павінен быць карысны пры вытворчасці замарожаных харчовых прадуктаў. Бульба з амілапекцінам у якасці адзінай формы крухмалу таксама павінна даваць больш этанолу для прамысловага выкарыстання або для стварэння алкагольных напояў.
У якасці наступнага кроку ў гэтых даследаваннях ўзор T2-7 быў падвергнуты самаапыленню і скрыжаваны з донарам штаму Yukon Gold і іншымі клонамі бульбы для ўхілення трансгенных элементаў.