Οι επιστήμονες τροποποίησαν γενετικά, τα φυτά προκειμένου να αποδώσουν περισσότερο φυτικό έλαιο.
Επιστήμονες από το Τεχνολογικό Πανεπιστήμιο Nanyang της Σιγκαπούρης (NTU Singapore) τροποποίησαν γενετικά μια φυτική πρωτεΐνη που είναι υπεύθυνη για τη συσσώρευση ελαίου σε σπόρους φυτών και βρώσιμους ξηρούς καρπούς.
Επιδεικνύοντας τη μέθοδο που εκκρεμεί για δίπλωμα ευρεσιτεχνίας, το μοντέλο- φυτό Arabidopsis συσσώρευσε 15 έως 18% περισσότερο λάδι στους σπόρους του όταν αναπτύχθηκε με την τροποποιημένη πρωτεΐνη σε εργαστηριακές συνθήκες. Σύμφωνα με τους ερευνητές, αντί να καλλιεργούμε περισσότερες καλλιέργειες για να θρέψουμε περισσότερους ανθρώπους, θα πρέπει να εξετάσουμε μεθόδους όπου οι καλλιέργειες έχουν περισσότερες θερμίδες και θρεπτικές ουσίες, έτσι ώστε η ίδια ποσότητα τροφής να μπορεί να ταΐσει περισσότερους ανθρώπους».
Η εύρεση τρόπων για να κάνει τις καλλιέργειες να παράγουν περισσότερο λάδι στους σπόρους τους είναι ένα ιερό δισκοπότηρο για τη γεωργική βιομηχανία. Ωστόσο, οι περισσότερες ελαιοπαραγωγικές καλλιέργειες — όπως ο φοίνικας, η σόγια, ο ηλίανθος, η ελαιοκράμβη, το φιστίκι — έχουν ήδη υψηλό ποσοστό λαδιού στους καρπούς ή τους σπόρους τους και είναι δύσκολο να αυξηθεί η περιεκτικότητά τους σε λάδι μέσω παραδοσιακών μεθόδων διασταύρωσης καλλιεργειών.
Τα φυτικά έλαια χρησιμοποιούνται συνήθως στην επεξεργασία τροφίμων, τα βιοκαύσιμα, τα σαπούνια και τα αρώματα και η παγκόσμια αγορά για αυτά εκτιμάται ότι έφτασε τα 241,4 δισεκατομμύρια δολάρια το 2021 και αναμένεται να αυξηθεί στα 324,1 δισεκατομμύρια δολάρια μέχρι το 2027.
Το μυστικό για να βοηθήσετε τα φυτά να αποθηκεύσουν περισσότερο λάδι στους σπόρους τους είναι μια από τις πρωτεΐνες τους που ονομάζεται WRINKLED1 (WRI1). Οι επιστήμονες γνωρίζουν για πάνω από δύο δεκαετίες ότι το WRI1 παίζει σημαντικό ρόλο στον έλεγχο της παραγωγής φυτικών σπορέλαιων.
Τώρα, για πρώτη φορά, μια δομή υψηλής ανάλυσης του WRI1 απεικονίστηκε και αναφέρθηκε από την ομάδα του NTU, με επικεφαλής τον αναπληρωτή καθηγητή Gao Yonggui και τον επίκουρο καθηγητή Ma Wei από τη Σχολή Βιολογικών Επιστημών. Η έρευνα δημοσιεύτηκε στο επιστημονικό περιοδικό Science Advances. Η ομάδα εξέτασε τη μοριακή δομή του WRI1 και τον τρόπο με τον οποίο συνδέεται με το DNA του φυτού – το οποίο σηματοδοτεί στο φυτό πόσο λάδι πρέπει να συσσωρεύσει στους σπόρους του.
Με βάση την κατανόηση που αποκάλυψε η ατομική δομή του συμπλέγματος WRI1-DNA, η ομάδα τροποποίησε το WRI1, σε μια προσπάθεια να βελτιώσει την απόδοση ελαίου. Όπως αναμενόταν οι τροποποιημένες εκδόσεις του WRI1 αύξησαν την περιεκτικότητα σε λάδι στους σπόρους του. Οι απόγονοι αυτού του γενετικά τροποποιημένου φυτού θα έχουν επίσης την ίδια τροποποιημένη πρωτεΐνη WRI1 και θα παράγουν περισσότερο λάδι στους σπόρους τους.
Ο αναπληρωτής καθηγητής Gao, δομικός βιολόγος είπε: “Το να μπορούμε να δούμε ακριβώς πώς μοιάζει το WRI1 και πώς συνδέεται με το DNA που είναι υπεύθυνο για την παραγωγή ελαίου στο εργοστάσιο ήταν το κλειδί για την κατανόηση της όλης διαδικασίας. Το WRI1 είναι ένας βασικός ρυθμιστής που ενημερώνει το φυτό πόσο έλαιο θα αποθηκεύσει στους σπόρους του. Στη συνέχεια κατασκευάσαμε το «κλειδί» που μπορεί να ξεκλειδώσει τις δυνατότητες του WRI1».
Ο επίκουρος καθηγητής Ma, ένας φυτικός μοριακός βιολόγος που μελετά το WRI1 από τη μεταδιδακτορική του εκπαίδευση, είπε ότι η τροποποίηση του WRI1 για τη βελτίωση της σύνδεσής του με το DNA ήταν μια λογική κίνηση για την ομάδα.
“Γνωρίζουμε ότι η WRI1 είναι μια πρωτεΐνη που συνδέεται με την αλληλουχία DNA ενός φυτού και ξεκινά μια συγκεκριμένη αλυσίδα οδηγιών που ρυθμίζει τη συσσώρευση ελαίων στους σπόρους. Όσο ισχυρότερη είναι η σύνδεση, τόσο περισσότερο λάδι θα συγκεντρώνει το φυτό στους σπόρους του. Ως εκ τούτου, επιλέξαμε να βελτιώσουμε αυτό το τμήμα του WRI1 που συνδέεται με το DNA-στόχο του, το οποίο είναι εξαιρετικά συντηρημένο σε πολλά φυτά που φέρουν σπόρους. Το ότι είναι εξαιρετικά διατηρημένο σημαίνει ότι πολλά είδη φυτών θα έχουν τον ίδιο ακριβώς μηχανισμό που μπορεί να τροποποιηθεί, επομένως θα πρέπει να να είναι σε θέση να μεταφράσει εύκολα την τροποποίησή μας για την παραγωγή ελαίου σε πολλούς διαφορετικούς τύπους καλλιεργειών στο μέλλον.” Εξήγησε ο αναπληρωτής καθηγητής Ma.
“Το φυτικό σπορέλαιο είναι ζωτικής σημασίας για την ανθρώπινη διατροφή και χρησιμοποιείται σε πολλές σημαντικές βιομηχανικές εφαρμογές. Η παγκόσμια ζήτηση για φυτικό έλαιο αυξάνεται πολύ γρήγορα και η έρευνά μας συμβάλλει στις προσπάθειες για τη βελτίωση της παραγωγής σπορέλαιου με βιώσιμο τρόπο και ενδεχομένως μειώνοντας τις περιβαλλοντικές επιπτώσεις της γεωργίας», πρόσθεσε ο Ma.
Προχωρώντας προς τα εμπρός, η ομάδα κατέθεσε ένα δίπλωμα ευρεσιτεχνίας για τη μέθοδο γονιδιακής τροποποίησης μέσω του NTUitive, του γραφείου καινοτομίας και επιχειρήσεων του Πανεπιστημίου, και αναζητά συνεργάτες του κλάδου για να εμπορευματοποιήσουν την εφεύρεσή τους.
Ακολουθήστε το Cibum 
