CRISPR-технология для модификации крахмала в картофеле

Ученые Texas A&M AgriLife исследуют, как с помощью технологии CRISPR изменить соотношение двух молекул крахмала в картофеле — амилозы и амилопектина — чтобы расширить его кулинарное и промышленное применение.

Например, восковидный картофель с высоким содержанием амилопектина применяется в производстве биопластиков, пищевых добавок, клеев и спирта.

Значение картофеля и крахмала

Картофель — крупнейшая в мире овощная культура и третья по важности продовольственная культура после риса и пшеницы. Он является основным источником углеводов (крахмала) для миллиарда человек.

  • Количество крахмала определяет использование картофеля: высококрахмальные сорта идут на переработку (чипсы, фри), а с низким/средним содержанием — на свежий рынок.
  • Тип крахмала критичен для промышленности:
    • Амилопектин ценится в пищевой (стабилизатор, загуститель, замороженные продукты) и других отраслях (клеи, биопластики, текстиль, этанол).
    • Амилоза действует подобно клетчатке, имеет более низкий гликемический индекс и полезна для диетического питания.

Применение CRISPR/Cas9

CRISPR/Cas9 — это более прямой и быстрый метод внедрения желаемых признаков по сравнению с традиционной селекцией (10–15 лет).

  1. Оптимизация метода (опубликована в Plant Cell, Tissue and Organ Culture): Ученые использовали модель с флуоресцентным геном медузы gfp в тетраплоидном картофеле. Им удалось инактивировать все четыре копии гена, доказав возможность редактирования всех аллелей у картофеля.
  2. Создание улучшенного сорта Yukon Gold (опубликовано в International Journal of Molecular Sciences): Целью стал нативный ген gbss, ответственный за синтез амилозы. В результате был получен картофель с крахмалом, богатым амилопектином и практически лишенным амилозы.

Результат: штамм T2-7

Один из отредактированных штаммов, T2-7, показал нормальный рост и урожайность, но был полностью лишен амилозы.

Потенциальное применение крахмала T2-7:

  • Промышленность: производство клеев/связующих, биопластиков, этанола.
  • Пищевая промышленность: замороженные продукты (благодаря стабильности при замораживании-оттаивании без химической модификации).
  • Высокий выход этанола для промышленности или алкогольных напитков.

Следующий шаг: Штамм T2-7 самоопыляется и скрещивается с донором Yukon Gold и другими клонами, чтобы устранить трансгенные элементы.

2022-05-25