Aartappels is 'n bron van nie net dieetkoolhidrate vir mense nie, maar ook stysel vir talle industriële gebruike. Texas A&M AgriLife-wetenskaplikes bestudeer hoe hulle die verhouding van twee styselmolekules in aartappels—amilose en amilopektien—kan verander om die gewas se kulinêre en industriële gebruike te verhoog.
Byvoorbeeld, wasagtige aartappels, wat hoog is in amilopektien, word gebruik in die produksie van bioplastiek, voedselbymiddels, kleefmiddels en alkohol.
Twee referate wat onlangs in die International Journal of Molecular Sciences and Plant Cell, Tissue and Organ Culture gepubliseer is, skets hoe CRISPR-tegnologie die gebruik van aartappels kan verbeter.
Albei referate sluit werk in wat gedoen is deur Stephanie Toinga, Ph.D., wat 'n gegradueerde student was in die laboratorium van Kirti Rathore, Ph.D., 'n AgriLife-plantbiotegnoloog in die Texas A&M Instituut vir Plantgenomika en Biotegnologie en die Departement van Grond. . Ook mede-outeur van beide referate was Isabel Vails, Ph.D., 'n AgriLife Research aartappelteler in die Texas A&M Departement Tuinbouwetenskappe.
"Die inligting en kennis wat ons uit hierdie twee studies opgedoen het, sal ons help om ander gewenste eienskappe in hierdie baie belangrike gewas in te voer," het Rathore gesê.
Aartappelfeite
Aartappels word in meer as 160 lande op 40,8 miljoen hektaar verbou en dien as stapelvoedsel vir meer as 'n miljard mense.
Volgens Rathore bevat 'n mediumgrootte aartappel ongeveer 160 kalorieë, meestal afkomstig van stysel, so die knolle is 'n belangrike bron van energie vir baie mense regoor die wêreld. Aartappels bevat ook ander noodsaaklike voedingstowwe, insluitend vitamiene en minerale.
Stysel is van sleutelbelang vir beide dieet- en industriële gebruike.
Die hoeveelheid stysel in aartappelknolle is die hooffaktor wat die gebruik van aartappels bepaal.
Hoë-stysel aartappels word dikwels gebruik om verwerkte voedsel soos patat, skyfies en gedehidreerde aartappels te maak, het Vails gesê.
Aartappels met 'n lae tot medium styselinhoud word dikwels vars of as tafelaartappels gebruik, het sy gesê. Vir vars verbruik van knolle is addisionele belangrike faktore die voorkoms van die knol, insluitend veltekstuur, velkleur, vleiskleur en knolvorm. Onlangs het spesiale variëteite aartappels van verskillende vorms verskyn, soos baba; met rooi, pers of geel vel en pulp word gewild as gevolg van hul gemak van voorbereiding en verhoogde voedingswaarde.
Daarbenewens kan aartappelstysel gebruik word om etanol vir brandstof of alkoholiese drank te vervaardig; bioafbreekbare plastiekvervanger; of kleefmiddels, bindmiddels, tekstuurmiddels en vullers vir die farmaseutiese, tekstiel-, hout- en papiernywerhede en ander ekonomiese sektore.
Vir industriële toepassings is dit belangrik om die hoeveelheid en tipe stysel in aartappels in ag te neem.
Toinga glo dat hoë-amylopektien stysels wenslik is vir voedsel en ander industriële toepassings vanweë hul unieke funksionele eienskappe. Sulke stysels is byvoorbeeld die voorkeurvorm vir gebruik as 'n stabiliseerder en verdikkingsmiddel in voedsel en as 'n emulgator in slaaisouse. As gevolg van sy vries-ontdooi stabiliteit, word amylopektien stysel in bevrore voedsel gebruik. Boonop produseer aartappels ryk aan amylopektienstysel hoër vlakke van etanol in vergelyking met aartappels met ander stysels.
Voordele van die teel van aartappels met geselekteerde stysel
Volgens Toinga kan die ontwikkeling van aartappelvariëteite met gemodifiseerde stysel nuwe geleenthede bied. Aartappels met 'n hoë amilopektien en 'n lae amilose-inhoud, soos die geen-geredigeerde Yukon Gold wat sy in die International Journal of Molecular Sciences beskryf het, het industriële toepassings buite tradisionele gebruike.
Daarteenoor sal aartappels met hoë vlakke van amilose en lae vlakke van amilopektien wenslik wees vir menslike gebruik, het Vales gesê. Amilose tree soos vesel op en stel nie glukose so maklik soos amilopektien vry nie, wat lei tot 'n laer glukemiese indeks en aartappels meer smaaklik maak vir mense met diabetes.
CRISPR/Cas9 skep nuwe moontlikhede
Soos Vales opmerk, het CRISPR/Cas9-tegnologie die gereedskap wat beskikbaar is vir planttelers uitgebrei en bied 'n meer direkte en vinnige manier om gewenste eienskappe in gewilde kommersiële gewasvariëteite in te sluit. Tradisionele teling is 'n lang proses wat 10-15 jaar kan neem.
Daarbenewens, het sy gesê, as gevolg van die komplekse aard van die aartappelgenoom, is die skep van nuwe variëteite met die regte stel gewenste eienskappe 'n uitdaging vir tradisionele teling. Molekulêre tegnologieë het die doeltreffendheid van teling verhoog, en geenredigering met behulp van CRISPR/Cas9-tegnologie voeg nog 'n laag kompleksiteit by.
Verbeterde verskeidenheid Yukon Gold
Onder die verskillende aartappelvariëteite wat in die eerste studie geëvalueer is, het Yukon Gold die beste geregenereer, dus is dit in die tweede studie gebruik. Die resultaat was 'n aartappel met 'n hoë amilopektieninhoud en 'n lae amilosestyselinhoud.
"Een van die uitklopplante, T2-7, het normale groei- en opbrengseienskappe getoon, maar het 'n heeltemal tekort aan amilose gehad," het Toinga gesê.
Die stysel van die knolle, T2-7, kan industriële toepassings in die papier- en tekstielbedryf hê as 'n kleefmiddel/bindmiddel, bioplastiek en etanolproduksie. Die knolstysel van hierdie eksperimentele monster, as gevolg van sy weerstand teen vries en ontdooiing sonder die behoefte aan chemiese modifikasies, behoort ook bruikbaar te wees in die produksie van bevrore voedsel. Aartappels met amilopektien as die enigste vorm van stysel behoort ook meer etanol te produseer vir industriële gebruik of om alkoholiese drankies te skep.
As 'n volgende stap in hierdie studies, is toetrede T2-7 self gekruis en gekruis met die Yukon Gold-skenkerstam en ander aartappelklone om transgeniese elemente uit te skakel.