Редактирование генома пшеницы снижает содержание аспарагина без потери урожайности
Редактирование генома пшеницы снижает содержание аспарагина без потери урожайности
Технология CRISPR открывает путь к производству более безопасных продуктов и упрощает соблюдение ужесточающихся нормативов по акриламиду
Учёные из Rothamsted Research разработали новые линии пшеницы с существенно сниженным содержанием аспарагина с использованием методов геномного редактирования. При этом урожайность культуры удалось сохранить на прежнем уровне, что делает технологию перспективной для промышленного внедрения.
Результаты двухлетних полевых испытаний показали, что пшеница, созданная с применением технологии CRISPR genome editing, позволяет значительно снизить концентрацию свободного аспарагина — аминокислоты, которая при термической обработке (выпечке, жарке, тостировании) превращается в акриламид. Это вещество считается токсичным и потенциально канцерогенным.
Международное исследование
Работа была выполнена в сотрудничестве с рядом научных организаций, включая Karlsruhe Institute of Technology, Leibniz Institute for Food Systems Biology, Technical University of Munich, University of Reading и Curtis Analytics Ltd..
В рамках исследования сравнивались линии пшеницы, созданные с помощью CRISPR, и растения, полученные традиционным методом мутагенеза TILLING (индуцирование случайных мутаций химическими агентами).
Точечное редактирование генов
Редактирование было направлено на ген TaASN2, отвечающий за синтез аспарагина. В одной из линий также частично «отключался» связанный ген TaASN1.
В результате:
содержание свободного аспарагина снизилось на 59%;
в линии с двойным редактированием — до 93%;
при этом снижения урожайности зафиксировано не было.
Для сравнения, при использовании метода TILLING удалось снизить уровень аспарагина примерно на 50%, однако это сопровождалось падением урожайности почти на 25%. Учёные связывают это с побочными мутациями в других участках генома.
Влияние на пищевую безопасность
Снижение содержания аспарагина напрямую отразилось на уровне акриламида в готовой продукции. Хлеб и печенье, произведённые из отредактированной пшеницы, показали значительно более низкие значения этого соединения. В отдельных образцах хлеба уровень акриламида оказался ниже порога обнаружения даже после тостирования.
По мнению исследователей, традиционные селекционные методы не позволяют добиться сопоставимых результатов.
Регуляторный контекст
Актуальность разработки усиливается ужесточением требований к содержанию акриламида в пищевой продукции. В частности, в ЕС действует регламент Regulation (EU) 2017/2158, устанавливающий ориентировочные уровни содержания этого вещества, при этом в ближайшее время ожидается введение предельно допустимых значений.
Новые требования затронут как европейских производителей, так и международных поставщиков, включая Великобританию.
Перспективы внедрения
По словам ведущих исследователей, использование CRISPR-технологий позволяет вносить точечные и контролируемые изменения в геном сельскохозяйственных культур, повышая их безопасность без ущерба для продуктивности.
В перспективе низкоакриламидная пшеница может помочь пищевой промышленности соответствовать новым стандартам безопасности без значительных дополнительных затрат, а также снизить уровень потребления потенциально опасных соединений населением.
Учёные из Rothamsted Research разработали новые линии пшеницы с существенно сниженным содержанием аспарагина с использованием методов геномного редактирования. При этом урожайность культуры удалось сохранить на прежнем уровне, что делает технологию перспективной для промышленного внедрения.
Результаты двухлетних полевых испытаний показали, что пшеница, созданная с применением технологии CRISPR genome editing, позволяет значительно снизить концентрацию свободного аспарагина — аминокислоты, которая при термической обработке (выпечке, жарке, тостировании) превращается в акриламид. Это вещество считается токсичным и потенциально канцерогенным.
Международное исследование
Работа была выполнена в сотрудничестве с рядом научных организаций, включая Karlsruhe Institute of Technology, Leibniz Institute for Food Systems Biology, Technical University of Munich, University of Reading и Curtis Analytics Ltd..
В рамках исследования сравнивались линии пшеницы, созданные с помощью CRISPR, и растения, полученные традиционным методом мутагенеза TILLING (индуцирование случайных мутаций химическими агентами).
Точечное редактирование генов
Редактирование было направлено на ген TaASN2, отвечающий за синтез аспарагина. В одной из линий также частично «отключался» связанный ген TaASN1.
В результате:
содержание свободного аспарагина снизилось на 59%;
в линии с двойным редактированием — до 93%;
при этом снижения урожайности зафиксировано не было.
Для сравнения, при использовании метода TILLING удалось снизить уровень аспарагина примерно на 50%, однако это сопровождалось падением урожайности почти на 25%. Учёные связывают это с побочными мутациями в других участках генома.
Влияние на пищевую безопасность
Снижение содержания аспарагина напрямую отразилось на уровне акриламида в готовой продукции. Хлеб и печенье, произведённые из отредактированной пшеницы, показали значительно более низкие значения этого соединения. В отдельных образцах хлеба уровень акриламида оказался ниже порога обнаружения даже после тостирования.
По мнению исследователей, традиционные селекционные методы не позволяют добиться сопоставимых результатов.
Регуляторный контекст
Актуальность разработки усиливается ужесточением требований к содержанию акриламида в пищевой продукции. В частности, в ЕС действует регламент Regulation (EU) 2017/2158, устанавливающий ориентировочные уровни содержания этого вещества, при этом в ближайшее время ожидается введение предельно допустимых значений.
Новые требования затронут как европейских производителей, так и международных поставщиков, включая Великобританию.
Перспективы внедрения
По словам ведущих исследователей, использование CRISPR-технологий позволяет вносить точечные и контролируемые изменения в геном сельскохозяйственных культур, повышая их безопасность без ущерба для продуктивности.
В перспективе низкоакриламидная пшеница может помочь пищевой промышленности соответствовать новым стандартам безопасности без значительных дополнительных затрат, а также снизить уровень потребления потенциально опасных соединений населением.
Источник: https://feedlot.ru/
