Tomater producerar naturligtvitamin Dprekursorer. Att stänga vägen för att omvandla den till andra kemikalier kan leda till ackumulering av prekursorer.
Genredigerade tomatplantor som producerar vitamin D-prekursorer kan en dag ge en djurfri källa till viktiga näringsämnen.
Uppskattningsvis 1 miljard människor får inte tillräckligt med vitamin D - ett tillstånd som kan leda till en mängd olika hälsoproblem, inklusive immunförsvar och neurologiska störningar. Växter är ofta en bristfällig källa till näringsämnen, och de flesta fårvitamin Dfrån animaliska produkter som ägg, kött och mejeriprodukter.
När de genredigerade tomaterna som beskrivs i Nature Plants den 23 maj exponerades för ultraviolett ljus i labbet, omvandlades några prekursorer som kallas vitamin D3 till vitamin D3. Men dessa växter har ännu inte utvecklats för kommersiellt bruk, och det är inte känt hur de kommer att bete sig när de odlas utomhus.
Men, säger växtbiologen Johnathan Napier från Rothamsted Research i Harpenden, Storbritannien, att detta är ett lovande och ovanligt exempel på hur man använder genredigering för att förbättra näringskvaliteten hos grödor. Det kräver en djupgående förståelse av tomatbiokemi.” Du kan bara redigera vad du förstår”, sa han.” Och det är bara för att vi förstår biokemin som vi kan göra den här typen av ingrepp.”
Genredigering är en teknik som gör det möjligt för forskare att göra riktade förändringar i en organisms genom och har hyllats som ett potentiellt sätt att utveckla bättre grödor. Medan genetiskt modifierade grödor som framställs genom att infoga gener i en växts arvsmassa vanligtvis måste genomgå omfattande granskning av statliga tillsynsmyndigheter, många länder har effektiviserat processen för genomredigering av grödor – förutsatt att redigeringen är relativt enkel och de resulterande mutationerna också kan ha naturligt förekommande mutationer.
Men Napier sa att det finns relativt få sätt att använda den här typen av genredigering för att förbättra näringsinnehållet i grödor. Medan genredigering kan användas för att stänga av gener på sätt som är fördelaktiga för konsumenterna - till exempel genom att ta bort växtföreningar som kan orsaka allergier – det är mycket svårare att hitta en genmutation som resulterar i en gen. nya näringsämnen.” För faktisk näringsförbättring måste du ta ett steg tillbaka och tänka, hur användbart skulle det här verktyget vara?sa Napier.
Medan vissa växter naturligt producerar en form av D-vitamin, omvandlas det vanligtvis senare till en kemikalie som reglerar växttillväxt. Att blockera omvandlingsvägen leder till ackumulering av vitamin D-prekursorer, men också till hämmad växttillväxt.” Detta är en mycket viktig faktor. om du vill göra högavkastande växter”, säger Cathie Martin, växtbiolog vid John Innes Center i Norwich, Storbritannien.
Men nightshades har också en parallell biokemisk väg som omvandlar provitamin D3 till defensiva föreningar. Martin och hennes kollegor drog fördel av detta för att konstruera växter som producerar vitamin D3: De fann att avstängning av banan ledde till ackumulering avvitamin Dprekursorer utan att störa växttillväxten i labbet.
Dominique Van Der Straeten, en växtbiolog vid Gents universitet i Belgien, sa att forskare nu måste avgöra om blockering av produktionen av försvarsföreningar när de odlas utanför laboratoriet påverkar tomaternas förmåga att klara av miljöpåfrestningar.
Martin och hennes kollegor planerar att studera detta och har redan fått tillstånd att odla sina genredigerade tomater på fältet. Teamet ville också mäta effekten av UV-exponering utomhus på omvandlingen av vitamin D3 till vitamin D3 i växtblad och frukter "I Storbritannien är det nästan dödsdömt", skämtade Martin och syftade på landets notoriskt regniga väder. Hon sa att när hon kontaktade en kollaboratör i Italien för att fråga om han kunde genomföra experimenten i full sol, svarade han att det skulle ta cirka två år för att få myndighetstillstånd.
Om tomater klarar sig bra i fältstudier kan de hamna i en begränsad lista över näringsberikade grödor som är tillgängliga för konsumenter. Men Napier varnar för att vägen till marknaden är lång och fylld av komplikationer som involverar immateriella rättigheter, regulatoriska krav och logistiska utmaningar. Ris - en konstruerad version av en gröda som producerar en vitamin A-prekursor - tog decennier att flytta från labbbänkar till gårdar, innan det godkändes för kommersiell odling i Filippinerna förra året.
Van Der Straetens labb odlar genetiskt modifierade växter som producerar högre nivåer av en mängd olika näringsämnen, inklusive folat, vitamin A och vitamin B2. Men hon är snabb med att påpeka att denna berikade gröda bara kan ta itu med undernäring.” Det är bara en av de sätt vi kan hjälpa människor på”, sa hon. ”Självklart kommer det att ta en mängd olika åtgärder.”
Posttid: 25 maj 2022