211service.com
Eetbare Katoen
Onderzoekers van de Texas A&M University hebben selectief de niveaus van een giftige chemische stof in katoen verlaagd, waardoor de zaden eetbaar zijn en katoen mogelijk een belangrijke nieuwe voedselbron wordt.
Om katoenzaad eetbaar te maken, hebben onderzoekers de niveaus van giftige gossypol (zwarte vlekken in de bovenste afbeelding) verlaagd met behulp van een nieuwe gen-uitschakelingstechniek.
Onderzoekers onder leiding van Keerti Rathore , universitair hoofddocent aan het Instituut voor Plantengenomica en Biotechnologie van de universiteit, gebruikte een nieuwe genuitschakelingstechniek genaamd RNA-interferentie (RNAi) om het toxine te elimineren. Biologen kunnen een specifiek plantengen het zwijgen opleggen door een gen in te voegen dat codeert voor dubbelstrengs RNA waarvan de sequentie sterk lijkt op die van het betreffende gen. De aanwezigheid van het dubbelstrengs RNA zorgt ervoor dat cellen elk boodschapper-RNA van het beoogde gen vernietigen, waardoor het effectief tot zwijgen wordt gebracht.
In katoen construeerde Rathore een RNA-gen dat het gen voor een enzym dat cruciaal is voor de biosynthese van gossypol, een giftige stof die in katoen wordt aangetroffen, tot zwijgen kan brengen. Rathore gebruikte een promotor die specifiek is voor zaadweefsel in katoenplanten, zodat de gendemper niet zou worden ingeschakeld in andere katoenweefsels. Gossypol wordt normaal gesproken in bijna elk weefsel van katoenplanten geproduceerd en lijkt ze te beschermen tegen insecten en tegen schimmel- en bacteriële infecties.
Dit is een uitstekend voorbeeld van het nut van RNA-silencing-technologie om de kwaliteit van gewassen en de gezondheid van voedsel te verbeteren door giftige of ongezonde verbindingen te verwijderen, die veel vaker voorkomen in voedselplanten dan de meeste mensen beseffen, zegt Richard Jorgensen , hoogleraar plantenwetenschappen aan de Universiteit van Arizona. Jorgensen was de eerste die dit soort genuitschakeling in petunia-planten in 1990 observeerde.
Dieren met meerdere magen, zoals koeien, kunnen katoenzaad eten, maar gossypol is een hart- en levertoxine bij mensen en andere dieren, waaronder pluimvee. Als je een kip alleen katoenzaad geeft, gaat hij binnen een week dood, zegt Rathore.
Voor elke pond vezel die door de katoenteelt wordt geproduceerd, wordt 1,6 pond zaad geproduceerd. Katoenzaad is potentieel zeer voedzaam: 23 procent van het zaad is hoogwaardig eiwit. Maar veel van wat niet voor herbeplanting wordt gebruikt, wordt weggegooid of aan koeien gegeven. De echte waarde van eetbaar katoenzaad, zegt Rathore, is voor de vele boeren in arme landen die een of twee hectare van de plant verbouwen voor zijn vezels, maar niet in staat zijn het gewas voor voedsel te gebruiken.
Katoenplanten zijn niet de enige kandidaat voor dit soort genetische manipulatie, zegt Jodi Scheffler , een onderzoeksgeneticus in de onderzoekseenheid voor gewasgenetica en productie van de USDA. In feite, zegt ze, kan deze toepassing [van RNAi] belangrijker zijn voor andere gewassoorten. Er zijn veel andere soorten met zaden met giftige componenten.
Traditionele veredeling werkt niet voor het elimineren van gifstoffen zoals gossypol, omdat het volledig elimineren ervan planten kwetsbaar maakt. In 1954 vonden onderzoekers een katoenplant die geen gossypol maakte, en begin jaren zestig kruisten ze deze met de landbouwversie van de plant. De zaden van deze plant kunnen worden geroosterd en gegeten als een noot of worden geplet en gemengd met bloem om eiwitrijk brood te maken. Boeren realiseerden zich dat de planten werden opgegeten door insecten en wilden ze niet laten groeien, zegt Rathore.
Het voordeel van Rathore's RNAi-benadering is de specificiteit ervan. De zaden zijn bijna gifvrij, maar de rest van de plant heeft normale niveaus van gossypol, dus het zou winterhard moeten zijn. Hetzelfde geldt voor de volgende twee generaties planten die uit de zaden worden gekweekt, zegt Rathore.
Abhaya Dandekar , hoogleraar pomologie aan de Universiteit van Californië-Davis, die werkt aan transgene planten, zegt dat de techniek voor het uitschakelen van genen breed bruikbaar kan zijn. Het enige probleem is hoe stabiel dit in productie zal zijn, zegt hij. Omgevingsomstandigheden en virussen kunnen het genuitschakelingsmechanisme in planten verstoren.
Scheffler zegt dat de Texas A&M-onderzoekers voor een extra uitdaging staan om de eetbare katoenplanten op boerderijen te krijgen. De katoenplanten die voor onderzoek worden gebruikt, zoals die van Rathore, zijn niet dezelfde in de landbouw. Traditionele veredeling zal nodig zijn om de eigenschap over te dragen op de landbouwkatoensoort. Onderzoekers zullen dan de resulterende planten moeten testen op de stabiliteit van de RNAi.