„Ukryty głód” spowodowany niedoborami mikroelementów jest globalnym zagrożeniem ludzkiego zdrowia ze szczególnie silnymi skutkami w Afryce. W Nigerii 75 procent dzieci przedszkolnych i 67 procent ciężarnych kobiet ma anemię, a 20 procent dzieci poniżej piątego roku życia cierpi na niedobory cynku. Anemia z powodu niedoboru żelaza wpływa na układ odpornościowy, hamuje wzrost i upośledza rozwój poznawczy dzieci, podczas gdy niedobór cynku powoduje zwiększone ryzyko śmierci z powodu biegunki, hamowanie wzrostu i zredukowany rozwój poznawczy. Stworzenie nowych odmian podstawowych produktów żywnościowych z podniesionymi poziomami tych dwóch minerałów może znacząco poprawić dietę i zdrowie.
W artykule opublikowanym dzisiaj (28 stycznia 2019) w piśmie ”Nature Biotechnology”, Biofortification of field-grown cassava by engineering expression of an iron transporter and ferritin naukowcy z Donald Danforth Plant Science Center pod kierunkiem badacza dra Narayanana Narayanana i dra Nigela Taylora, badacza organizacji Dorothy J. King oraz międzynarodowy zespół naukowców pokazali, że rosnący w polu maniok z nadekspresją pewnych genów tych roślin może zgromadzić znacznie wyższe koncentracje zarówno żelaza, jak i cynku. Podniesione poziomy minerałów w korzeniach „biofortyfikowanego” manioku zostają zachowane po przetworzeniu w powszechnie używane potrawy i są odżywczo dostępne na poziomach, które mogą mieć znaczący wpływ na zdrowie konsumujących maniok populacji w Afryce Zachodniej.
“Ta praca pokazała nam, że jest możliwe podniesienie zawartości żelaza i cynku w korzeniach manioku przy zachowaniu wielkości plonów i innych cech charakterystycznych tej rośliny, które są ważne dla farmerów i konsumentów – powiedział Taylor. – Potwierdziliśmy także, że wyższe poziomy minerałów nie znikają podczas gotowania, co oznacza, że lepsza żywność może dotrzeć na talerz i do przewodu pokarmowego”.
Badanie opublikowane dzisiaj trwało przez dziesięć lat i brało w nim udział ponad dziesięciu naukowców pracujących w laboratoriach, szklarniach i na polach. Uprawy zbożowe z wyższymi poziomami minerałów tworzono używając narzędzi modyfikacji genetycznej, ale rośliny nie trawiaste, takie jak maniok, pobierają minerały z gleby w inny sposób.
Ostatecznie to kombinacja dwóch genów, IRT1 i FER1, z modelowego gatunku roślin Arabidopisis, doprowadziła do wyhodowania roślin manioku z poziomami koncentracji żelaza 6-12 razy wyższymi niż konwencjonalny maniok i koncentracją cynku 2-10 razy wyższymi. “To było prawdziwe wyzwanie, by znaleźć kombinację genów, które podniosą poziomy zarówno żelaza, jak cynku i utrzymać je w warunkach polowych bez wpływu na rozmiary plonów” – stwierdza główny autor artykułu, dr Narayanan Narayanan.
Dla zidentyfikowania wpływu przetwarzania żywności na poziomy minerałów w biofortyfikowanym manioku badacze przygotowali gari i fufu, dwie powszechne zachodnioafrykańskie potrawy wymagające posiekania, wymoczenia, fermentowania, miażdżenia i pieczenia manioku. Odkryli, że wysokie poziomy żelaza i cynku zachowały się przez wszystkie te procesy i pozostawały dostępne dla przewodu pokarmowego po zjedzeniu ich. Biofortyfikowany maniok może dostarczyć 40-50 procent szacowanego przeciętnego zapotrzebowania [Estimated Average Requirements (EAR)] na żelazo i 60-70 procent EAR na cynk dla dzieci i kobiet w Afryce Zachodniej.
"Biofortyfikowany maniok ma potencjał polepszenia stanu odżywienia i zdrowia milionów ludzi w Afryce Zachodniej – powiedział Taylor. – Wyższy poziom żelaza i cynku będzie obecny w każdym korzeniu zebranym z tych specjalnych roślin, a więc i w każdym kęsie jedzenia przygotowanego z nich”.
Badacze z projektu VIRCA Plus (cassavaplus.org) pracują obecnie nad integracją cech dających wysokie poziomy żelaza i cynku do odmian manioku, które są popularne w Nigerii i więcej ocen prób polowych planuje się na rok 2019. Potrzeba dalszego rozwoju, testowania i przeglądu regulacji zanim wzmocniony żelazem i cynkiem maniok będzie dostępny dla farmerów i konsumentów.
Współautorami tej pracy są: Getu Beyene, Raj Deepika Chauhan, Eliana Gaitán-Solís, Jackson Gehan, Paula Butts i Paul Anderson, wszyscy z Donald Danforth Plant Science Center; Dimuth Siritunga z University of Puerto Rico Mayagüez; Ihuoma Okwuonu z National Root Crops Research Institute, w Umudike, Nigeria; Arthur Wolf z Cornell High Energy Synchrotron Source, Cornell University; Dulce M. Jiménez-Aguilar z USDA-ARS Children’s Nutrition Research Center, Baylor College of Medicine; Erick Boy z Harvest Plus/International Food Policy Research Institute, i Michael A. Grusak z USDA-ARS Red River Valley Agricultural Research Center w Fargo, ND.
Badania finansowała Bill & Melinda Gates Foundation poprzez Global Challenges for Global Health Program (Grant no: OPPGD1484), i US Department of Agriculture, Agricultural Research Service, Cooperative Agreement Number 58-6250-0-008 (to M.A.G.). CHESS jest wspierany przez NSF award DMR-1332208.
O Donald Danforth Plant Science Center
Założony w 1998 roku Donald Danforth Plant Science Center jest instytutem badawczym not-for-profit z misją polepszenia warunków życia ludzi przez naukę o roślinach. Badania, edukacja i popularyzacja mają na celu wywarcie wpływu na bezpieczeństwo żywnościowe i środowisko, oraz ustanowienie regionu St. Louis jako światowego centrum nauki o roślinach. Praca Center jest finansowana przez granty z wielu źródeł, włącznie z National Institutes of Health, U.S. Department of Energy, National Science Foundation i Bill & Melinda Gates Foundation. Nasz Twitter @DanforthCenter.
Media Contacts:
Donald Danforth Plant Science Center
Karla Roeber
314 406-4287
Kroeber@danforthcenter.org
Cassava high in iron and zinc could improve diets and health in West Africa
28 stycznia 2019
Tłumaczenie: Małgorzata Koraszewska
