Учёные нашли способ снизить токсичность и повысить питательность важной сельхозкультуры

Исследователи из Центра наук о растениях имени Дональда Дэнфорта добились прогресса в улучшении маниока — ключевой корнеплодной культуры, являющейся основным источником калорий для 700 миллионов человек в мире, преимущественно в развивающихся странах. Учёные доктор Нараянан Н. Нараянан и доктор Узома Ихемере из лаборатории доктора Ричарда Т. Сэйра разработали подход, который не только ускоряет снижение содержания цианогенов при обработке пищи, делая продукт безопаснее, но и приводит к повышению уровня белка в корнях и улучшению питательной ценности.

Результаты исследования опубликованы в статье "Overexpression of Hydroxynitrile Lyase in Cassava Roots Elevates Protein and Free Amino Acids while Reducing Residual Cyanogen Levels" в журнале PLoS One.

Маниок обладает свойствами, делающими его важным пищевым ресурсом в Африке и Азии. Он хорошо растёт на бедных почвах при малом количестве осадков, но имеет серьёзные ограничения: как листья, так и корни содержат потенциально токсичные уровни цианогенных глюкозидов. Кроме того, крахмалистые клубневые корни, богатые калориями, содержат меньше всего диетического белка среди основных продовольственных культур — менее 30% от минимальной суточной потребности.

Недостаточное потребление белка часто приводит к белково-энергетической недостаточности (БЭН), которая может вызвать необратимые физические и умственные нарушения. У маниока самое низкое соотношение белка к энергии (P:E) среди всех основных продуктов питания, что подвергает неблагополучное население, полагающееся на маниок как основной источник калорий, высокому риску БЭН. По данным Всемирной организации здравоохранения (WHO), БЭН является самой смертоносной формой недоедания, затрагивающей каждого четвёртого ребёнка в Африке.

Гидроксинитриллиаза (HNL) — это естественный белок маниока, содержащий 50% незаменимых аминокислот и присутствующий в листьях растения. Он может употребляться людьми без аллергических побочных эффектов. Нараянан и его коллеги показали, что трансгенные корни, экспрессирующие HNL, демонстрируют снижение уровня цианогенов на 53–74%. Полученный питательно улучшенный маниок содержал в три раза больше белка и в два раза больше общих аминокислот по сравнению с диким типом. Также было доказано, что сверхэкспрессия HNL сокращает время, необходимое для обработки и удаления опасных для жизни цианогенов из клубневых корней, с нескольких дней до минут. Важно, что HNL термостабилен и выдерживает приготовление в течение 15 минут, что полезно при различных методах приготовления пищи.

«Этот прорыв демонстрирует, что с помощью генетической модификации можно получить улучшенный маниок со сниженным содержанием цианогенов, а также с повышенным содержанием белка и незаменимых аминокислот, что напрямую пойдёт на пользу детям и группам риска», — сказал Нараянан.