Повышенное содержания белка: наука делает зерновые питательнее

Современная агрономия: прозрачная, управляемая и прогнозируемая

Подробнее

Подробнее

Фото: teotrandafir

Чем занимаются ученые

Зерновые злаки — важный источник белка для людей, который дает более 50% от нормы протеинов в развитых и до 70% в развивающихся странах.

Чтобы вывести растения с необходимыми свойствами, ученые вводят новые генетические конструкции в генотип растений, регулируют состав аминокислот в зерновых или перепрограммируют природное подавление питательности у растений. Так, они задействуют запасной белок в зернах и могут повысить его содержание до 80%.

На рисунке изображено увеличение (слева направо) эндосперма у трансгенных растений сорго. Эндосперм — он белого цвета — обеспечивает питание зародыша семени за счет крахмала, растительных масел и белков.

В основе генно-инженерных методов селекции заложены естественные природные процессы. Ученые перемещают в последовательности ДНК полезные и бесполезные для человека характеристики. Чем больше исследований проводится, тем лучше ученые понимают, как синтезируется и накапливаются питательные вещества в растениях. И какие процессы на это влияют.

Не всегда программирование растения, приводит к желаемым результатам, а именно накопления белка. ГМ-растение может направить все питательные вещества в зерна, а на собственное развитие ничего не останется. Поэтому ученые экспериментально ищут баланс.

Первой была кукуруза

Первый сорт злаковых – кукурузу – с улучшенной питательной ценностью зерна вывели в 2005 году.

Прогрессу способствовало открытие мутагенных генотипов, что помогло манипулировать семенными белковыми телами и повышать содержание белка. Это ускорило разработку и коммерциализацию сортов "качественной белковой кукурузы". Новые сорта высадили в 23 развивающихся странах на более чем 4 млн га.

Для улучшения содержания белка используются различные технологии, включая традиционное и мутационное размножение, генную инженерию, селекцию с маркерами и геномный анализ.

Например, из разновидности Cocodrie разработи 79 линий с содержанием сырого белка от 10,5 до 14,5% и 183 линий из сорта Cypress с содержанием белка от 10,5 до 14,2%.

Но эффективно распространиться по миру новый сорт помешали предрассудки населения, связанные с возможным вредом от ГМ-продуктов.

На подходе высокопротеиновый рис

Рис — это источник углеводов, пищевых волокон, витаминов, минералов, растительных  масел и других фитосоединений.

Но как и другие злаки, рис имеет несбалансированные аминокислотные профили без важных для здоровья человека незаменимых аминокислот. Ученые работают над тем, чтобы включить их в новые сорта.

Чтобы увеличить содержание белка в рисе, ученые планируют задействовать четыре метода:

· Манипулирование протеинами семян;

· Программирование биосинтеза аминокислот для получения новых комбинаций элементов;

· Увеличение переноса азота на зерно через введение трансгенов;

· Использование нового генетического разнообразия.

Рис выращивают по всему миру, им питается почти половина мирового населения. В регионах Азии, где распространено недоедание, рис является главным источником питания.

Текущее общее мировое производство риса составляет 476,8 млн тонн — в основном для потребления человеком. В этом объеме содержится  почти 34 млн тонн протеина, что соответствует половине полученного белка от бобовых.  

Упор на бобовые и псевдозерновые

Пока главными кандидатами на удовлетворение растущего спроса на белок, являются бобовые и псевдозерновые. В сельском хозяйстве выращивается немного их разновидностей.

Соевые бобы, горох, люпин, нут, чечевица, посевная чина, коровий и голубиный горох — главные и наиболее важные бобовые для потребления человеком и для корма скоту. Интеграция ГМ-бобовых в сельское хозяйство может сократить дефицит белка в мировом питании и способствовать переходу на более устойчивые сельскохозяйственные системы.

Бобовые также важны, поскольку улучшают состояние земли благодаря их способности задерживать азот. Это благотворно воздействует на почву, что особенно полезно в рекультивации бедных или истощающихся земель.

Псевдозерновые, такие как амарант и лебеда, признаны отличными источниками белка, а их семена содержат лизин — незаменимую аминокислоту, которой мало в зерновых. Пищевая оценка лебеды показывает, что она содержит хороший баланс аминокислот, необходимых для рациона человека, а также важных минералов, витаминов, высококачественных масел и флавоноидов.

Ученые изучают различные аспекты выращивания белковых культур, такие как разведение и селекция сортов с высоким урожаем или повышенной питательной ценностью. Это станет ключевым фактором для обеспечения растительным белком населения в будущем.

Чтобы фермеры отдавали предпочтение выращиванию бобовых, международные организации способствуют новым исследованиям в области генной инженерии для повышения привлекательности культуры с помощью новых сортов.

Помимо улучшения показателей белка ученые параллельно работают над тем, чтобы растение лучше опылялось, эффективно прорастало и давало хороший урожай.

Например, повышают устойчивость бобовых к грибкам. Или "учат" бобовые культуры переносить холод, чтобы росток равномерно развивался при любой погоде.

Недавно мы писали о том, что интерес фермеров к ГМ-культурам продолжает расти.