Повече витамини, повече микроелементи Растения срещу скрит глад - изследвания
В развиващите се страни - където нишестените растения като ориз, маниока (маниока) или просо са основни храни - хората не консумират достатъчно витамини и микроелементи като желязо или цинк. Този „скрит глад“ е причина за милиони заболявания и смъртни случаи. Многобройни международни изследователски проекти искат да променят това. Те работят за обогатяване на микроелементи в основни култури. Генното инженерство има редица предимства.
Маниока (маниока): Корените са най-важната основна храна в части от Африка. Използвайки методи за генно инженерство, те са обогатени с витамин Е, желязо и цинк.
Просо (сорго): Тук е повишено съдържанието на провитамин А, желязо и цинк.
Живовляк с повишено съдържание на провитамин А. Теренните тестове вече се провеждат в Уганда.
Снимки: IFDC-Фотография (горе), Нийл Палмър CIAT; ICRISAT-CC BY-NC 20, Куинсландски университет
Гладът не означава само липса на калории. В много части на света, особено в развиващите се страни, хората страдат от увреждания на здравето си, някои от които са тежки, причинени от липсата на така наречените микроелементи.
Микронутриентите са вещества, от които човешкият организъм се нуждае, но не може да произведе сам. Те включват витамини, микроелементи и някои аминокиселини. Те се намират главно в плодовете и зеленчуците. Но много хора в развиващите се страни не могат да си го позволят.
Там диетата се основава предимно на една основна култура, като ориз в Азия, маниока (маниока), банани, просо или сладки картофи в някои части на Африка. Органите за съхранение, които съдържат основно нишесте, се консумират най-вече. Последиците от такова небалансирано хранене включват нарушения на растежа и развитието, повишена податливост към инфекции и по този начин повишена смъртност или - в случай на дефицит на витамин А - слепота.
През последните няколко десетилетия индустриално обогатени храни и хранителни добавки, съдържащи важни микроелементи, се разпространяват в много развиващи се и нововъзникващи страни. Въпреки значителните успехи, имаше и все още има редица проблеми.
Често е трудно да транспортирате продуктите до отдалечени селски райони или да убедите засегнатите, че всъщност консумират редовно тези храни и препарати. Освен това продуктите трябва да се произвеждат и разпространяват непрекъснато, което води до значителни разходи.
Учените работят върху обогатяването на микроелементи в местните хранителни култури от 90-те години на миналия век. Предимството е, че тези растения сами произвеждат липсващите хранителни вещества, които след това се поемат с ежедневната диета. Ако фермерите получат подходящите семена, скъпите програми за разпространение вече не са необходими. Биофортификацията не е евтина алтернатива на балансираната и разнообразна диета. Въпреки това организации като СЗО и ФАО разчитат на концепцията. Защото в средносрочен план все още ще има много хора в някои региони на света, които не могат да си позволят здравословни, разнообразни храни.
Укрепване на микроелементите в растенията: какво може да направи генното инженерство
През 2004 г. Консултативната група за международни селскостопански изследвания (CGIAR) стартира програмата HarvestPlus, в която сега участват над 200 учени от различни изследователски институти по целия свят. Те се занимават предимно с растителни видове, които служат като основна храна в региони, засегнати от недостиг на хранителни вещества.
Първо, сладките картофи и маниока бяха използвани в полетата в Африка, и двете с повишено съдържание на провитамин А. Вече се предлагат над 300 разновидности на обогатени с хранителни вещества растения в 40 развиващи се страни, като обогатен с желязо фасул и перлено просо, ориз и пшеница с повече цинк и царевица с повече провитамин А. Това досега е постигано главно с конвенционалните методи за развъждане. Но те имат своите граници.
Процесите на генното инженерство и възможностите за създаване на нови метаболитни пътища в растенията или за оптимизирането им (метаболитно инженерство) „могат да помогнат за допълнително повишаване на ефективността и ползите от биоукрепените растения“. Това е заключението на текуща международна публикация в списание Nature Communications, в която са участвали 14 изследователски института от осем държави.
С подходи за генно инженерство в растенията може да се постигне значително по-високо съдържание на микроелементи, отколкото само с конвенционалните методи за размножаване.
Професор доктор. Доминик Ван Дер Стратен, Гентски университет
Ако в генофонда на растителен вид няма съответни гени, не е възможно да се пресичат липсващите съставки от други сортове или сродни видове. Такъв е случаят с ориза, например, който „по естествен път“ не може да произведе витамин А - или неговите предшественици - в зърното. Генното инженерство може да преодолее тези граници: Растенията вече могат да бъдат модифицирани по такъв начин, че да произвеждат липсващите витамини или микроелементи.
Дори растителният вид да е способен да произведе определен микроелемент, нивата, които могат да бъдат постигнати с конвенционалните методи за разплод, често са твърде ниски, за да преодолеят скрития глад. Съответният метаболитен път може да бъде „задействан“ с помощта на генно инженерство, например чрез увеличаване на активността на участващите промотори.
Необходими са около осем до десет години, за да може конвенционално отглежданият, укрепен сорт растения да достигне до фермерите като семена. Ако трябва да се подсилят допълнителни микроелементи, отново ще отнеме толкова време. Процесите на генното инженерство, особено новите методи за редактиране на генома, позволяват да се разработят много по-бързо биологично укрепени сортове. Растенията могат да бъдат обогатени едновременно с няколко витамини или микроелементи.
При конвенционалното размножаване - например, когато богат на витамини див роднина се пресича във високодобивни сортове - желаните свойства винаги се губят. След това те трябва да бъдат възстановени в няколко стъпки на обратното преминаване - а това струва много време.
Земеделските производители не трябва да решават дали да отглеждат сортове, които са или с гъста хранителна стойност, или със стабилен добив.
Проф. Матин Каим, Университет в Гьотинген
С генното инженерство - и още повече с много по-прецизните процеси за редактиране на генома - най-печелившите, най-добре адаптирани към местността сортове могат да бъдат променяни по-целенасочено и без големи кръстосани загуби. Това означава, че обогатяването с хранителни вещества може да се комбинира по-лесно с благоприятни свойства като устойчивост на суша или устойчивост на вредители и болести. „Земеделските производители не трябва да решават дали да отглеждат сортове, богати на хранителни вещества или със стабилен добив. Комбинирането на двата аспекта в едни и същи сортове е важно и може да допринесе за широкото им използване, особено в дребния сектор “, казва земеделският икономист Матин Каим от университета в Гьотинген, съавтор на изследването за биофортификация.
Като част от Големите предизвикателства в глобалната здравна инициатива, стартирана през 2003 г. от фондация „Гейтс“, различни микроелементи са обогатени с ориз, маниока, сорго (просо) или банани с помощта на генното инженерство. Разработените по този начин растения трябва да бъдат кръстосани в местни сортове и да бъдат достъпни за дребните стопани в развиващите се страни без лицензионни такси. В инициативата участват учени от различни институти по света. Най-известният - но не и единственият - проект е подсиленият с провитамин А златен ориз, по който се работи от 90-те години.
Друг пример е Banana 21, съвместен проект между Техническия университет в Куинсланд (Австралия) и Националната организация за научни изследвания в селското стопанство в Уганда. Той развива банани с по-високи пропорции на провитамин А и желязо. Живовляците са основна храна в Уганда, но не съдържат достатъчно от тези микроелементи.
Първо бяха търсени гени и промотори за желаните черти, които бяха въведени в култивираните банани. В изследването са участвали много млади учени от Уганда. С ноу-хау, натрупано в Австралия, след това те прехвърлиха генната конструкция за обогатяване на хранителни вещества на местни сортове живовляк в Уганда. При полеви тестове тези ГМ банани показват значително по-високи нива на провитамин А в сравнение с непроменените банани. Всички данни, необходими за одобрение в Уганда, сега се събират. Предполага се, че бананите ще бъдат одобрени до 2021 г.