Biofortifikacija riža
BIOFORTIFIKACIJA RIŽA (povzeto po: Masuda in sod., 2013)
UVOD S slabokrvnostjo se sooča okoli 2 bilijona ljudi po vsem svetu in okoli 0,8 milijona jih v enem letu tudi umre.Z genskimi modifikacijami lahko izboljšamo kakovost hrane tudi tako, da neposredno koristijo zdravju. Biofortifikacija pomeni postopek žlahtnjenja rastlin za izboljšanje prehranske vrednosti živila. To pa je možno doseči na konvencionalen način ali pa z genskim inženiringom. Poliran riž je obdelan tako, da ostane le endosperm bogat s škrobom in proteini. Raven vitaminov in mineralov v tako obdelanem rižu je zelo nizka.Riž sodi v družino trav. Ena od značilnosti je, da sintetizirajo mugininsko kislino (MA). Ta deluje kot kelator na način, da prevzame železo iz prsti revne z mikroelementi. Namesto do MA se v rižu sintetizira DMA (deoksimugininska kislina), ki pa ni tako učinkovit kelator.
NAMEN Namen raziskave je bil vzgojiti riž s sojinim genom za feritin in ječmenovimi geni za sintezo MA. Na ta način so želeli povečali koncentracijo železa v endospermu riža.
RAZPRAVA Za gensko spreminjanje riža (Oryza sativa L.) so uporabili »marker free« vektor pBBIMFN in z njegovo pomočjo so skonstruirali transformacijska vektorja Fer-NAS-NAAT-IDS3 in Fer. Konstrukte so vnesli v riž s pomočjo bakterije Agrobacterium tumefaciens. Zanimalo jih je ali vstavljeni geni za biosintezo MA pripomorejo k zvišanju koncentracije Fe v semenih riža. Zato so poleg transformacijskega vektorja Fer-NAS-NAAT-IDS3 skonstruirali še kontrolni transformacijski vektor Fer, ki pa ni imel vstavljenih genov za MA. T1 rastline gojili naprej in pridobili T2 semena, katera so analizirali na vsebnost železa. Ugotovili so, da predvsem 1-12, 22-4 in 24-11 Fer-NAS-NAAT-IDS3 in Fer linija 13-6 vsebujejo znatne količine Fe in dajejo ustrezen donos semen in zato so jih uporabili za nadaljnje analize. Da so preverili ekspresijo genov HvNAS1, hvNAAT-A, hvNAAT-B in IDS3 v Fer-NAS-NAAT-IDS3 linijah, so rastline gojili v gojišču s pomanjkanjem Fe. Po tretmaju so iz korenin in poganjkov rastline izolirali RNA in z metodo Northern blot analizirali izražanje genov HvNAS1, hvNAAT-A, hvNAAT-B in IDS3. Izražanje so opazili pri linijah 1-12, 22-4 in 34-11 kjer so se vsi geni za IDS3 močno izrazili. Po pričakovanjih se gen za IDS3 ni izrazil pri Fer liniji 13-6. Pri linijah 22-4 in 34-11 pa presenetljivo niso zaznali izražanja genov HvNAAT-A in HvNAAT-B. Predvidevajo, da je prišlo do delecije in izgube dela Fer-NAS-NAAT-IDS3 konstrukta, kar so preverili tudi z genomskim PCR. Le pri liniji 1-12 je prišlo do ekspresije vseh želenih genov. Izmerili so vsebnost Fe v T3 semenih pridobljenih z gojenjem rastlin v gojišču s pomanjkanjem Fe. Linije, ki so izražale gen za feritin in gene za sintezo MA so vsebovale 2,5-5 kratno povečanje vsebnosti Fe v semenih v primerjavi z gensko nespremenjenimi. Vse analizirane transgene linije gojene v gojišču s Fe so imele povečano vsebnost Fe v semenih na račun transgenega feritina v primerjavi s kontrolnim vzorcem (gensko nespremenjenimi semeni). Čeprav liniji 22-4 in 34-11 nista izražali genov HvNAS1, HvNAAT-1 in HvNAAT-B pa so opazili, da je izmerjena koncentracija Fe v semenih enaka ali celo višja od linije 1-12 (izraženi so bili vsi vstavljeni geni za biosintezo MA). Opazili pa so povečano koncentracijo Fe pri linijah, kjer se je izražal gen IDS3 in to 4-kratno povečanje v primerjavi s kontrolnimi, ne gensko spremenjenimi semeni. Glede na dobljene rezultate sklepajo, da je IDS3 eden ključnih in najpomembnejših genov za biosintezo MA in s tem povečanja koncentracije Fe v semenih. Riž vsebuje homologe HvNAS1, HvNAAT-1 in HvNAAT-B, ne vsebuje pa gena IDS3, ki bi bil potreben za pretvorbo DMA oblike v MA obliko.
SKLEPI Zaključek raziskave kaže, da je transgeni riž, ki izraža feritin in ječmenov gen IDS3 odpornejši na pogoje, ko primanjkuje Fe (je bolj toleranten na pomanjkanje Fe) v primerjavi z gensko nespremenjenim rižem. Iz dobljenih rezultatov sklepajo, da je vnos genov za feritin in IDS3 najboljša oblika biofortifikacije riža, ko je izpostavljen pogojem pomanjkanja Fe.
