А в чем тренд?
Дефицит витамина А — распространенная проблема, особенно в развивающихся странах. По оценке Всемирной организации здравоохранения, ежегодно 250–500 тыс. детей с дефицитом витамина А слепнут, и половина из них умирают в течение 12 месяцев после потери зрения. Даже минимальный дефицит может стать проблемой, поскольку он не только увеличивает у детей риск респираторных и диарейных инфекций, но и снижает темпы роста, замедляет развитие костей.
Один из способов решения проблемы нехватки витамина А — биофортификация, процесс повышения содержания питательных веществ в пищевых культурах. Команда испанских ученых из Института молекулярной и клеточной биологии растений в Валенсии создала салат-латук, который содержит в 30 раз больше питательных веществ, чем обычный овощ.
Как ученые повысили питательные свойства салата
По данным исследования, усилия по генетической биофортификации обычно направлены на нефотосинтезирующие ткани, такие как семена и клубни. В этот раз решено было сосредоточиться на самих листовых частях, увеличив содержание каротиноидов. Каротиноиды, к которым относится бета-каротин (предшественник витамина А), играют важнейшую роль в фотосинтезе растений. В листьях каротиноиды помогают поглощать свет и защищают хлоропласты от повреждений, вызванных избытком солнечного света.
Каротиноиды — природные пигменты, которые содержатся в растениях и некоторых микробах. Эти соединения отвечают за защиту растений от болезней и придают растениям яркие оттенки желтого, оранжевого и красного цветов. Они необходимы для фотосинтетических организмов, так как обеспечивают защиту от слишком большого количества света и обладают антиоксидантными свойствами.
Хлоропласты — это органеллы, которые имеют ключевое значение в процессе фотосинтеза. Они позволяют растениям улавливать энергию солнечного света и превращать ее в химическую.
Чтобы повысить уровень питательных веществ в салате, исследовательская группа использовала два основных подхода.
- Первый заключался в производстве бета-каротина в цитозоли (жидкой части) клеток листьев, а не в хлоропластах, где происходит фотосинтез. Таким образом удалось избежать нарушения баланса каротиноидов в хлоропластах.
- Второй подход был направлен на превращение хлоропластов в хромопласты — центры хранения каротиноидов. Для этого исследователи использовали бактериальный фермент crtB, который останавливал фотосинтез в хлоропластах и превращал их в места хранения каротиноидов.
Комбинируя обе стратегии, команда смогла увеличить уровень бета-каротина в пять раз.
Ученые также выяснили, что воздействие на растения высокоинтенсивного света еще больше усилило результаты. Интенсивный свет способствовал разрастанию пластоглобул — структур, в которых хранятся такие соединения, как каротиноиды. Эти пластоглобулы стали основными местами хранения бета-каротина, и их разрастание в условиях высокой освещенности привело к 30-кратному увеличению количества бета-каротина.
Какие перспективы у биофортификации
Благодаря биофортификации листовых овощей исследователи нашли решение для улучшения питания населения, не прибегая к дорогостоящим добавкам. Биофортификация не требует использования генетически модифицированных организмов (ГМО), что может сделать его более приемлемым в регионах со строгими правилами выращивания ГМО-культур. Ведь в некоторых странах до сих пор скептически относятся к продуктам, созданным в лабораторных условиях.
Классический пример — томат Flavr Savr. Это первый ГМО-продукт, разрешенный к продаже в США в 1994 году. Он был создан для увеличения срока хранения и улучшения вкуса за счет подавления гена, вызывающего быстрое гниение томатов. Однако, несмотря на первоначальный ажиотаж, Flavr Savr столкнулся со значительным противодействием со стороны активистов, выступающих против ГМО, и с опасениями по поводу потенциального риска для здоровья. Затраты на производство были высокими, а продажи низкими. В итоге помидоры были сняты с реализации.