ジャガイモは、人間の食事の炭水化物の供給源であるだけでなく、多くの産業用途のデンプンの供給源でもあります。 A&M AgriLife Texasの科学者たちは、ジャガイモのXNUMXつのデンプン分子(アミロースとアミロペクチン)の比率を変えて、作物の料理と産業での使用を増やす方法を研究しています。
たとえば、アミロペクチン含有量の高いワキシーポテトは、バイオプラスチック、食品添加物、接着剤、およびアルコールの製造に使用されます。
International Journal of Molecular Sciences and Plant Cell、Tissue and Organ Cultureに最近発表されたXNUMXつの論文は、CRISPRテクノロジーがジャガイモの利用をどのように改善できるかを探求しています。
両方の論文には、Kirti Rathor、Ph.D.の研究室の大学院生であったStephanie Toinga、Ph.D.、テキサスA&M植物ゲノミクスおよびバイオテクノロジー研究所のAgriLife Plant Biotechnologist、および土壌学部によって行われた作業が含まれています。 また、両方の論文を共同執筆したのは、テキサスA&M園芸科学部のAgriLifeResearchのジャガイモブリーダーであるIsabelleWeils博士です。
「これらXNUMXつの研究から得た情報と知識は、この非常に重要な作物に他の望ましい特性を導入するのに役立ちます」とRathor氏は述べています。
ジャガイモの事実
ジャガイモは160カ国以上で40,8万エーカーで栽培されており、XNUMX億人以上の主食となっています。
中型のジャガイモには約160カロリーが含まれており、そのほとんどがでんぷんに由来します。そのため、塊茎は世界中の多くの人々にとって重要なエネルギー源です。 ジャガイモには、ビタミンやミネラルなど、他の必須栄養素も含まれています。
でんぷんは、食事と産業の両方の用途にとって非常に重要です。
ジャガイモ塊茎中のでんぷんの量は、ジャガイモの使用を決定する主な要因です。
ウェールズ氏によると、高デンプン質のジャガイモは、フライドポテト、チップス、ドライポテトなどの加工食品の製造によく使用されます。
低および中澱粉のジャガイモは、新鮮なものまたはテーブルポテトとして使用されることが多いと彼女は言います。 塊茎を新たに消費するための追加の重要な要素は、肌の質感、肌の色、肌の色、塊茎の形など、塊茎の外観です。 最近、赤ちゃんなど、さまざまな形のジャガイモの特別な品種が登場しました。 赤、紫、または黄色の肌と肉は、準備が簡単で栄養価が高いため、人気が高まっています。
さらに、エタノールは燃料またはアルコール飲料用の馬鈴薯澱粉から製造することができます。 生分解性プラスチック代替品; または、製薬、繊維、木材、製紙業界、およびその他の経済部門向けの接着剤、バインダー、テクスチャー化剤、フィラー。
産業用途では、ジャガイモに含まれるでんぷんの量と種類を考慮することが重要です。
Toingaは、高アミロペクチンデンプンは、その独特の機能特性により、食品やその他の産業用途に望ましいと考えています。 例えば、そのような澱粉は、食品の安定剤および増粘剤として、ならびにサラダドレッシングの乳化剤として使用するための好ましい形態である。 凍結融解安定性のため、アミロペクチン澱粉は冷凍食品に使用されています。 さらに、アミロペクチン澱粉が豊富なジャガイモは、他の澱粉を含むジャガイモと比較して、より高いレベルのエタノールを生成します。
選択した澱粉を用いたジャガイモ育種の利点
Toingaは、でんぷん質を改変したジャガイモの品種を開発することで、新しい可能性が開かれる可能性があると述べています。 彼女がInternationalJournalof Molecular Sciencesで説明した遺伝子編集されたユーコンゴールドのように、アミロペクチンが多くアミロースが少ないジャガイモは、従来の用途を超えた産業用途を持っています。
対照的に、アミロースレベルが高くアミロペクチンが少ないジャガイモは、人間の消費に望ましいとウェールズは述べた。 アミロースは繊維のように作用し、アミロペクチンほどブドウ糖を放出しにくいため、グリセミック指数が低くなり、ジャガイモは糖尿病患者にとってより口当たりが良くなります。
CRISPR/Cas9は新しい機会を生み出します
CRISPR / Cas9テクノロジーは、ブリーダーが利用できるツールボックスを拡張し、人気のある商品作物の品種に目的の形質を組み込むためのより直接的で迅速な手段を提供します、とWeils氏は述べています。 従来の繁殖は長いプロセスであり、10〜15年かかる場合があります。
さらに、ジャガイモゲノムの複雑な性質のために、望ましい特性の適切なセットを備えた新しい品種を作成することは、従来の育種にとっての課題であると彼女は言いました。 分子技術は選択の効率を高め、CRISPR/Cas9技術を使用した遺伝子編集はさらに複雑な層を追加します。
改良された品種ユーコンゴールド
最初の研究で評価されたさまざまなジャガイモの品種の中で、ユーコンゴールドが最もよく再生されたので、XNUMX番目の研究で使用されました。 その結果、デンプン中のアミロペクチンの含有量が高く、アミロースの含有量が少ないジャガイモが得られました。
「ノックアウトされた植物の2つであるT7-XNUMXは、正常な成長と収量の特徴を示しましたが、アミロースを完全に欠いていました」とToinga氏は述べています。
塊茎澱粉、T2-7は、接着剤/バインダー、バイオプラスチック、およびエタノール生産として、製紙および繊維産業で産業用途があります。 この実験サンプルの塊茎澱粉は、化学修飾を必要とせずに凍結および解凍に耐性があるため、冷凍食品の製造にも役立つはずです。 澱粉の唯一の形態としてアミロペクチンを含むジャガイモはまた、工業的使用またはアルコール飲料を作るためにより多くのエタノールを生成するはずです。
これらの研究の次のステップとして、受粉T2-7を自家受粉させ、ユーコンゴールドおよび他のジャガイモクローンのドナー株と交配させて、トランスジェニック要素を排除しました。