Төмс нь хүний хүнсний нүүрс усны эх үүсвэр төдийгүй олон төрлийн үйлдвэрлэлийн зориулалтаар цардуулын эх үүсвэр юм. A&M AgriLife Техасын эрдэмтэд төмс дэх амилоз ба амилопектин гэсэн хоёр цардуулын молекулын харьцааг хэрхэн өөрчлөх талаар судалж байна.
Жишээлбэл, амилопектин ихтэй лав төмсийг биопластик, хүнсний нэмэлт, наалдамхай бодис, спирт үйлдвэрлэхэд ашигладаг.
Саяхан Молекулын шинжлэх ухаан, Ургамлын эс, эд, эрхтэний соёлын олон улсын сэтгүүлд нийтлэгдсэн хоёр нийтлэл нь CRISPR технологи нь төмсний хэрэглээг хэрхэн сайжруулж болохыг судалжээ.
Энэ хоёр илтгэлд Техасын A&M Ургамлын геномик, биотехнологийн хүрээлэн болон Хөрсний тэнхимийн AgriLife ургамлын биотехнологич, доктор, доктор Кирти Раторын лабораторид аспирантаар суралцаж байсан доктор Стефани Тоингагийн хийсэн ажил багтсан болно. Мөн хоёр илтгэлийг хамтран зохиогч нь Техас мужийн Цэцэрлэгжүүлэлтийн шинжлэх ухааны тэнхимийн AgriLife судалгааны төвийн төмс үржүүлэгч доктор, доктор Изабелл Вайлс байв.
"Эдгээр хоёр судалгаанаас олж авсан мэдээлэл, мэдлэг нь энэ маш чухал үр тарианы бусад хүсүүштэй шинж чанаруудыг нэвтрүүлэхэд тусална" гэж Ратор хэлэв.
Төмстэй холбоотой баримтууд
Төмс нь дэлхийн 160 гаруй оронд 40,8 сая акр талбайд ургадаг бөгөөд тэрбум гаруй хүний гол хүнсний бүтээгдэхүүн юм.
Дунд зэргийн хэмжээтэй төмс 160 орчим калори агуулдаг бөгөөд гол төлөв цардуулаас гаргаж авдаг тул булцуу нь дэлхийн олон хүмүүсийн эрчим хүчний чухал эх үүсвэр болдог гэж Ратор хэлэв. Төмс нь витамин, эрдэс бодис зэрэг бусад чухал тэжээллэг бодисуудыг агуулдаг.
Цардуул нь хүнсний болон үйлдвэрлэлийн аль алинд нь чухал ач холбогдолтой.
Төмсний булцуунд агуулагдах цардуулын хэмжээ нь төмсний хэрэглээг тодорхойлох гол хүчин зүйл юм.
Өндөр цардуултай төмсийг ихэвчлэн шарсан төмс, чипс, хатаасан төмс зэрэг боловсруулсан хоол хийхэд ашигладаг гэж Уэльс хэлэв.
Бага, дунд цардуултай төмсийг ихэвчлэн шинэхэн эсвэл ширээний төмс болгон ашигладаг гэж тэр хэлэв. Булцууны шинэхэн хэрэглээний хувьд арьсны бүтэц, арьсны өнгө, махны өнгө, булцууны хэлбэр зэрэг булцууны гадаад байдал зэрэг нь нэмэлт чухал хүчин зүйлүүд юм. Саяхан төрөл бүрийн хэлбэрийн төмсний тусгай сортууд гарч ирэв, тухайлбал хүүхэд; улаан, нил ягаан эсвэл шар өнгийн арьс, махтай нь бэлтгэхэд хялбар, тэжээллэг чанар нь нэмэгдсэн тул түгээмэл болж байна.
Үүнээс гадна, этилийн спиртийг төмсний цардуулаас түлш эсвэл согтууруулах ундаа үйлдвэрлэх боломжтой; био задрах хуванцар орлуулагч; эсвэл эм, нэхмэл, мод, цаасны үйлдвэр болон эдийн засгийн бусад салбаруудад зориулсан цавуу, холбогч, бүтэцжүүлэгч бодис, дүүргэгч.
Аж үйлдвэрийн хэрэглээний хувьд төмс дэх цардуулын хэмжээ, төрлийг харгалзан үзэх нь чухал юм.
Тоинга өндөр амилопектин цардуул нь өвөрмөц функциональ шинж чанартай тул хоол хүнс болон бусад үйлдвэрлэлийн зориулалтаар ашиглах нь зүйтэй гэж үздэг. Жишээлбэл, ийм цардуул нь хоол хүнсэнд тогтворжуулагч, өтгөрүүлэгч, салатны амтлагчийн эмульс болгон ашиглахад тохиромжтой хэлбэр юм. Амилопектин цардуул нь хөлдөөх, гэсгээх тогтвортой байдлын улмаас хөлдөөсөн хүнсний бүтээгдэхүүнд ашиглагддаг. Нэмж дурдахад амилопектин цардуулаар баялаг төмс нь бусад цардуултай төмстэй харьцуулахад этанолын агууламж өндөр байдаг.
Сонгосон цардуултай төмс үржүүлгийн ашиг тус
Тоинга хэлэхдээ цардуулаар өөрчилсөн төмсний сортуудыг хөгжүүлэх нь шинэ боломжуудыг нээж чадна гэжээ. Амилопектин ихтэй, амилоз багатай төмс, тухайлбал түүний Олон улсын молекулын шинжлэх ухааны сэтгүүлд тодорхойлсон генийн өөрчлөлттэй Юкон алт зэрэг нь уламжлалт хэрэглээнээс гадна үйлдвэрлэлийн зориулалттай байдаг.
Үүний эсрэгээр амилозын түвшин өндөр, амилопектин багатай төмс нь хүний хэрэглэхэд тохиромжтой гэж Уэльс хэлэв. Амилоз нь эслэг шиг ажилладаг ба глюкозыг амилопектин шиг амархан ялгаруулдаггүй тул гликемийн индекс буурч, чихрийн шижин өвчтэй хүмүүст төмс илүү амттай болдог.
CRISPR/Cas9 шинэ боломжуудыг бий болгож байна
CRISPR/Cas9 технологи нь үржүүлэгчдийн ашиглах боломжтой багаж хэрэгслийн хайрцгийг өргөжүүлж, түгээмэл арилжааны тариалангийн сортуудад хүсүүштэй шинж чанаруудыг оруулах илүү шууд бөгөөд хурдан арга хэрэгсэл болж өгдөг гэж Вайлс тэмдэглэв. Уламжлалт үржүүлгийн ажил бол 10-15 жил үргэлжилдэг урт процесс юм.
Нэмж дурдахад төмсний геномын нарийн төвөгтэй шинж чанараас шалтгаалан зохих шинж чанартай шинэ сортуудыг бий болгох нь уламжлалт үржүүлгийн ажилд бэрхшээлтэй тулгардаг гэж тэр хэлэв. Молекул технологи нь сонгон шалгаруулалтын үр ашгийг нэмэгдүүлж, CRISPR/Cas9 технологийг ашиглан генийн засварлах нь өөр нэг төвөгтэй байдлыг нэмж өгдөг.
Сайжруулсан сорт Юкон алт
Эхний судалгаанд үнэлэгдсэн төмсний төрөл бүрийн сортуудын дотроос Юкон алт хамгийн сайн нөхөн төлжсөн тул хоёр дахь судалгаанд ашигласан. Үүний үр дүнд амилопектин ихтэй төмс, цардуул дахь амилоз багатай төмс гарч ирэв.
Тоинга хэлэхдээ, "Тассан ургамлын нэг болох T2-7 нь хэвийн өсөлт, ургацын шинж чанартай байсан ч амилозгүй байсан" гэж хэлэв.
Булцууны цардуул, T2-7 нь цаас, нэхмэлийн үйлдвэрт цавуу/биндэр, биопластик, этанол үйлдвэрлэх зэрэг үйлдвэрлэлийн зориулалттай. Энэхүү туршилтын дээжийн булцууны цардуул нь химийн өөрчлөлтгүйгээр хөлдөөх, гэсгээх чадваргүй тул хөлдөөсөн хүнсний үйлдвэрлэлд ашигтай байх ёстой. Цардуулын цорын ганц хэлбэр болох амилопектин агуулсан төмс нь үйлдвэрлэлийн хэрэглээ эсвэл согтууруулах ундаа үйлдвэрлэхэд илүү их этилийн спирт өгөх ёстой.
Эдгээр судалгааны дараагийн алхам болгон нэгдэл T2-7 нь өөрөө тоос хүртэж, трансген элементүүдийг устгахын тулд Юкон Гоулд болон бусад төмсний клонуудын донор омогтой нийлсэн.