კარტოფილი არ არის მხოლოდ დიეტური ნახშირწყლების წყარო ადამიანებისთვის, არამედ სახამებლის წყარო მრავალი სამრეწველო გამოყენებისთვის. A&M AgriLife ტეხასის მეცნიერები სწავლობენ როგორ შეცვალონ კარტოფილში სახამებლის ორი მოლეკულის თანაფარდობა - ამილოზა და ამილოპექტინი - მოსავლის კულინარიული და სამრეწველო გამოყენების გაზრდის მიზნით.
მაგალითად, ცვილისებრი კარტოფილი ამილოპექტინის მაღალი შემცველობით გამოიყენება ბიოპლასტიკის, საკვები დანამატების, წებოვანი და ალკოჰოლის წარმოებაში.
ორი ნაშრომი ახლახან გამოქვეყნდა მოლეკულური მეცნიერებების საერთაშორისო ჟურნალში და მცენარეთა უჯრედების, ქსოვილებისა და ორგანოების კულტურაში, იკვლევს, თუ როგორ შეუძლია CRISPR ტექნოლოგია გააუმჯობესოს კარტოფილის გამოყენება.
ორივე ნაშრომი მოიცავს სტეფანი ტოინგას, დოქტორის მიერ შესრულებულ სამუშაოს, რომელიც იყო კირტი რატორის, დოქტორის, აგრილაიფის მცენარეთა ბიოტექნოლოგის ლაბორატორიის კურსდამთავრებული, ტეხასის A&M მცენარეთა გენომიკისა და ბიოტექნოლოგიის ინსტიტუტში და ნიადაგების დეპარტამენტში. ასევე ორივე ნაშრომის თანაავტორი იყო იზაბელ ვეილსი, დოქტორი, კარტოფილის სელექციონერი AgriLife Research-ში ტეხასის A&M მებაღეობის მეცნიერების დეპარტამენტში.
”ინფორმაცია და ცოდნა, რომელიც ჩვენ მივიღეთ ამ ორი კვლევის შედეგად, დაგვეხმარება ამ ძალიან მნიშვნელოვან კულტურაში სხვა სასურველი თვისებების შეტანაში”, - თქვა რატორმა.
კარტოფილის ფაქტები
კარტოფილი მოჰყავთ 160-ზე მეტ ქვეყანაში 40,8 მილიონ ჰექტარზე და არის ძირითადი საკვები მილიარდზე მეტი ადამიანისათვის.
საშუალო ზომის კარტოფილი შეიცავს დაახლოებით 160 კალორიას, ძირითადად სახამებლისგან მიღებული, რის გამოც ტუბერები ენერგიის მნიშვნელოვანი წყაროა მრავალი ადამიანისთვის მთელს მსოფლიოში. კარტოფილი ასევე შეიცავს სხვა აუცილებელ საკვებ ნივთიერებებს, მათ შორის ვიტამინებსა და მინერალებს.
სახამებელი საკვანძო მნიშვნელობისაა როგორც დიეტური, ასევე სამრეწველო გამოყენებისთვის.
კარტოფილის ტუბერებში სახამებლის რაოდენობა ძირითადი ფაქტორია კარტოფილის გამოყენების განმსაზღვრელი.
უელსის თქმით, მაღალი სახამებლის შემცველი კარტოფილი ხშირად გამოიყენება დამუშავებული საკვების დასამზადებლად, როგორიცაა კარტოფილი ფრი, ჩიფსები და ხმელი კარტოფილი.
დაბალი და საშუალო სახამებლის კარტოფილს ხშირად იყენებენ ახალს ან სუფრის კარტოფილს, ამბობს ის. ტუბერების ახალი მოხმარებისთვის, დამატებითი მნიშვნელოვანი ფაქტორებია ტუბერის გარეგნობა, მათ შორის კანის ტექსტურა, კანის ფერი, ხორცის ფერი და ტუბერის ფორმა. ბოლო დროს გაჩნდა სხვადასხვა ფორმის კარტოფილის სპეციალური ჯიშები, როგორიცაა ბავშვი; წითელი, მეწამული ან ყვითელი კანით და ხორცით პოპულარული ხდება მათი მომზადების სიმარტივის და გაზრდილი კვებითი ღირებულების გამო.
გარდა ამისა, ეთანოლი შეიძლება დამზადდეს კარტოფილის სახამებლისგან საწვავის ან ალკოჰოლური სასმელებისთვის; ბიოდეგრადირებადი პლასტმასის შემცვლელი; ან ადჰეზივები, ბაინდერები, ტექსტურირებული აგენტები და შემავსებლები ფარმაცევტული, ტექსტილის, ხის და ქაღალდის მრეწველობისა და ეკონომიკის სხვა სექტორებისთვის.
სამრეწველო გამოყენებისთვის მნიშვნელოვანია გავითვალისწინოთ კარტოფილში სახამებლის რაოდენობა და ტიპი.
ტოინგა თვლის, რომ მაღალი ამილოპექტინის სახამებელი სასურველია საკვებისა და სხვა სამრეწველო გამოყენებისთვის მათი უნიკალური ფუნქციური თვისებების გამო. მაგალითად, ასეთი სახამებელი არის სასურველი ფორმა საკვებში სტაბილიზატორისა და გასქელებასა და სალათის სოუსებში ემულგატორად გამოსაყენებლად. ყინვა-დათბობის სტაბილურობის გამო, ამილოპექტინის სახამებელი გამოიყენება გაყინულ საკვებში. გარდა ამისა, ამილოპექტინის სახამებლით მდიდარი კარტოფილი წარმოქმნის ეთანოლს უფრო მაღალ დონეს, ვიდრე სხვა სახამებლის მქონე კარტოფილი.
შერჩეული სახამებლით კარტოფილის მოშენების სარგებელი
ტოინგა ამბობს, რომ სახამებლით მოდიფიცირებული კარტოფილის ჯიშების განვითარებამ შესაძლოა ახალი შესაძლებლობები გახსნას. კარტოფილს, რომელიც შეიცავს ამილოპექტინის მაღალ და ამილოზას ნაკლებს, მაგალითად, გენური რედაქტირებულ Yukon Gold-ს, რომელიც მან აღწერა მოლეკულური მეცნიერებების საერთაშორისო ჟურნალში, აქვს სამრეწველო დანიშნულება მათი ტრადიციული გამოყენების მიღმა.
ამის საპირისპიროდ, ამილოზის მაღალი დონისა და დაბალი ამილოპექტინის მქონე კარტოფილი სასურველია ადამიანის მოხმარებისთვის, თქვა უელსმა. ამილოზა მოქმედებს როგორც ბოჭკოვანი და არ ათავისუფლებს გლუკოზას ისე მარტივად, როგორც ამილოპექტინი, რის შედეგადაც გლიკემიური ინდექსი დაქვეითებულია და კარტოფილს უფრო სასიამოვნო ხდის დიაბეტით დაავადებულთათვის.
CRISPR/Cas9 ქმნის ახალ შესაძლებლობებს
CRISPR/Cas9 ტექნოლოგიამ გააფართოვა ინსტრუმენტების ყუთი, რომელიც ხელმისაწვდომია სელექციონერებისთვის და უზრუნველყოფს უფრო პირდაპირ და სწრაფ საშუალებას სასურველი თვისებების შესატანად პოპულარულ კომერციულ კულტურებში, აღნიშნავს ვეილსი. ტრადიციული მოშენება ხანგრძლივი პროცესია, რომელსაც შეიძლება 10-15 წელი დასჭირდეს.
გარდა ამისა, კარტოფილის გენომის რთული ბუნების გამო, ახალი ჯიშების შექმნა სასურველი ნიშან-თვისებების სწორი კომპლექტით არის გამოწვევა ჩვეულებრივი მეცხოველეობისთვის, ამბობს ის. მოლეკულურმა ტექნოლოგიებმა გაზარდა შერჩევის ეფექტურობა და გენის რედაქტირება CRISPR/Cas9 ტექნოლოგიის გამოყენებით სირთულის კიდევ ერთ ფენას მატებს.
გაუმჯობესებული ჯიში Yukon Gold
პირველ კვლევაში შეფასებული კარტოფილის სხვადასხვა ჯიშებს შორის, Yukon Gold-მა საუკეთესო რეგენერაცია მოახდინა, ამიტომ იგი გამოიყენეს მეორე კვლევაში. შედეგი იყო კარტოფილი ამილოპექტინის მაღალი შემცველობით და სახამებელში ამილოზის დაბალი შემცველობით.
„ერთ-ერთი ჩამოგდებული მცენარე, T2-7, აჩვენა ნორმალური ზრდა და მოსავლიანობა, მაგრამ სრულიად მოკლებული იყო ამილოზას“, - თქვა ტოინგამ.
ტუბერის სახამებელი, T2-7, აქვს სამრეწველო გამოყენება ქაღალდისა და ტექსტილის მრეწველობაში, როგორც წებოვანი/შემკვრელი, ბიოპლასტიკური და ეთანოლის წარმოება. ამ ექსპერიმენტული ნიმუშის ტუბერკულოზის სახამებელი, ქიმიური ცვლილებების გარეშე გაყინვისა და დნობისადმი მდგრადობის გამო, ასევე სასარგებლო უნდა იყოს გაყინული საკვების წარმოებაში. კარტოფილი ამილოპექტინით, როგორც სახამებლის ერთადერთი ფორმა, ასევე უნდა გამოიღოს მეტი ეთანოლი სამრეწველო გამოყენებისთვის ან ალკოჰოლური სასმელების შესაქმნელად.
როგორც ამ კვლევების შემდეგი ნაბიჯი, შეერთება T2-7 იყო თვითდამტვერვა და გადაკვეთა Yukon Gold-ის დონორულ შტამთან და სხვა კარტოფილის კლონებთან ტრანსგენური ელემენტების აღმოსაფხვრელად.