Genetyczne modyfikacje roślin podnoszą odporność na choroby

Rośliny – czy będą to klony, cisy, czy też kukurydza na przydrożnym polu – wytwarzają niezliczone związki chemiczne. Są one bardzo przydatne jako antybiotyki, leki przeciwnowotworowe albo witaminy ale często bywają nazbyt złożone, aby móc je z powodzeniem syntetyzować w laboratorium – można je natomiast ekstrahować z roślin, w których występują.

Wyniki nowych badań, opublikowane w czasopiśmie Proceedings of the National Academy of Sciences, dotyczą triterpenów, dużej grupy naturalnie wytwarzanych przez rośliny związków, które pełnią szereg funkcji biologicznych i mogą znaleźć potencjalne zastosowanie w medycynie (np. jako środki antybakteryjne), przemyśle (np. jako środki przeciw pienieniu) a także w branży spożywczej (jako naturalny słodzik, znacznie słodszy od cukru).

Naukowcy wskazują konkretnie, jak zmiana kodu genetycznego jednego aminokwasu w roślinie inicjuje proces, który modyfikuje kształt i funkcję jednego z enzymów, zmieniając fałdowanie prekursora chemicznego – technika, którą można by nazwać chemicznym origami – i tworząc w ten sposób nowy produkt o wielu możliwych zastosowaniach. Na potrzeby tych prac badawczych zmieniony został aminokwas w pierwszym enzymie na szlaku, który wytwarza naturalny produkt chroniący owies przed grzybowymi patogenami odglebowymi, zapewniając odporność. Istnieje nadzieja, że ta wiedza znajdzie również zastosowanie w przypadku innych roślin uprawnych, umożliwiając ich ochronę i potencjalnie zwiększenie plonów.

Rośliny pełnią rolę swego rodzaju fabryk substancji chemicznych i ich linia produkcyjna może zostać zmodyfikowana w taki sposób, aby wytwarzały określone związki chemiczne, z których wiele może być użytecznych w sposób dla nas jeszcze niezrozumiały. Zmiana sposobu, w jaki enzym fałduje prekursor, skutkuje nowym związkiem chemicznym, co można porównać do zmiany projektu lub schematu obrabiarki wykorzystywanej w fabryce samochodów bądź chłodziarek.

„Zmienianie lub modyfikowanie roślin nie jest niczym nowym. Ludzie robią to od tysięcy lat” – zauważył współautor raportu z badań, Robert Minto, adiunkt na wydziale chemii i biologii chemicznej Indiana University-Purdue University Indianapolis. „W ramach badania PNAS zmieniliśmy jeden aminokwas (w formie enzymu) w koniuszku korzenia owsa, aby zmienić funkcję pojedynczego enzymu. Możliwość bezpośredniego dostania się i przeprowadzenia tego jest znacznie skuteczniejsza niż krzyżowanie roślin do momentu uzyskania odpowiedniej wersji genu wytwarzającego pożądany produkt naturalny”. Minto pomógł przeprowadzić badania w czasie 5-miesięcznego urlopu naukowego w Centrum im. Johna Innesa w Zjednoczonym Królestwie, członka konsorcjum projektu TRIFORC.

Badania wpisują się w działania na rzecz nadrzędnego celu czteroletniego projektu TRIFORC, którym jest opracowanie innowacyjnego ciągu odkrywania, zrównoważonego wytwarzania i komercyjnego zastosowania znanych i nowatorskich triterpenów wysokiej wartości o nowych lub wyższych aktywnych właściwościach biologicznych. Projekt, nad którym prace mają się zakończyć we wrześniu 2017 r., otrzymał niemal 7 mln EUR dofinansowania ze środków UE.

Więcej informacji:
witryna projektu