감자는 인간의 식이 탄수화물 공급원일 뿐만 아니라 수많은 산업적 용도를 위한 전분 공급원이기도 합니다. A&M AgriLife 텍사스 과학자들은 감자의 두 전분 분자인 아밀로오스와 아밀로펙틴의 비율을 변경하여 작물의 요리 및 산업 용도를 늘리는 방법을 연구하고 있습니다.
예를 들어, 아밀로펙틴 함량이 높은 밀랍 감자는 바이오 플라스틱, 식품 첨가물, 접착제 및 알코올 생산에 사용됩니다.
International Journal of Molecular Sciences and Plant Cell, Tissue and Organ Culture 최근에 발표된 두 개의 논문은 CRISPR 기술이 감자 활용도를 향상시킬 수 있는 방법을 탐구합니다.
두 논문 모두 Kirti Rathor 연구소의 대학원생이었던 Stephanie Toinga 박사, Texas A&M Plant Genomics and Biotechnology Institute 및 토양부의 AgriLife Plant Biotechnologist가 수행한 작업을 포함합니다. 또한 두 논문의 공동 저자인 Isabelle Weils, Ph.D., 텍사스 A&M 원예과학과 AgriLife Research의 감자 육종가입니다.
Rathor는 "이 두 가지 연구에서 얻은 정보와 지식은 이 매우 중요한 작물에 다른 바람직한 특성을 도입하는 데 도움이 될 것입니다."라고 말했습니다.
감자 사실
감자는 160개국 이상에서 40,8만 에이커에 재배되며 XNUMX억 명이 넘는 사람들의 주식입니다.
중간 크기의 감자는 대부분 전분에서 추출한 약 160칼로리를 함유하고 있기 때문에 덩이줄기는 전 세계 많은 사람들에게 중요한 에너지원이라고 Rathor는 말합니다. 감자에는 비타민과 미네랄을 포함한 다른 필수 영양소도 들어 있습니다.
전분은 식이 및 산업 용도 모두에서 매우 중요합니다.
감자 괴경의 전분 함량은 감자 사용을 결정하는 주요 요소입니다.
고 전분 감자는 감자 튀김, 칩 및 말린 감자와 같은 가공 식품을 만드는 데 자주 사용된다고 Wales는 말합니다.
저전분 및 중전분 감자는 종종 신선하거나 식탁용 감자로 사용된다고 그녀는 말합니다. 덩이줄기를 신선하게 섭취하기 위해서는 피부 질감, 피부색, 과육색, 덩이줄기 모양 등 덩이줄기 모양이 추가로 중요합니다. 최근에는 아기와 같은 다양한 모양의 특별한 감자 품종이 등장했습니다. 빨간색, 보라색 또는 노란색의 피부와 과육을 가진 것은 준비가 쉽고 영양가가 높아 인기를 얻고 있습니다.
또한 에탄올은 연료 또는 알코올 음료용 감자 전분에서 생산할 수 있습니다. 생분해성 플라스틱 대체재; 또는 제약, 섬유, 목재 및 제지 산업 및 기타 경제 부문을 위한 접착제, 결합제, 질감제 및 충전제.
산업 응용 분야의 경우 감자에 있는 전분의 양과 유형을 고려하는 것이 중요합니다.
Toing은 높은 아밀로펙틴 전분이 독특한 기능적 특성으로 인해 식품 및 기타 산업 용도로 바람직하다고 믿습니다. 예를 들어, 이러한 전분은 식품의 안정제 및 증점제 및 샐러드 드레싱의 유화제로 사용하기에 바람직한 형태입니다. 동결 해동 안정성 때문에 아밀로펙틴 전분은 냉동 식품에 사용됩니다. 또한, 아밀로펙틴 전분이 풍부한 감자는 다른 전분이 함유된 감자에 비해 더 높은 수준의 에탄올을 생성합니다.
선별된 전분으로 감자 사육의 이점
Toinga는 전분 변형 감자 품종을 개발하는 것이 새로운 가능성을 열 수 있다고 말합니다. 그녀가 국제 분자 과학 저널(International Journal of Molecular Sciences)에 기술한 유전자 편집된 Yukon Gold와 같이 아밀로펙틴이 많고 아밀로스가 낮은 감자는 전통적인 용도를 넘어 산업적 용도로 사용됩니다.
대조적으로, 높은 아밀로스 수치와 낮은 아밀로펙틴을 함유한 감자는 인간이 섭취하기에 바람직할 것이라고 Wales는 말했습니다. 아밀로스는 섬유질과 같은 역할을 하며 아밀로펙틴만큼 쉽게 포도당을 방출하지 않아 혈당 지수가 낮아져 당뇨병 환자가 감자를 더 맛있게 먹을 수 있습니다.
CRISPR/Cas9은 새로운 기회를 만듭니다.
CRISPR/Cas9 기술은 육종가가 사용할 수 있는 도구 상자를 확장했으며 원하는 특성을 인기 있는 상업용 작물 품종에 통합하는 보다 직접적이고 빠른 수단을 제공한다고 Weils는 말합니다. 전통적인 육종은 10-15년이 걸릴 수 있는 긴 과정입니다.
또한 감자 게놈의 복잡한 특성으로 인해 바람직한 형질의 올바른 세트를 가진 새로운 품종을 만드는 것은 전통적인 육종에 대한 도전이라고 그녀는 말했습니다. 분자 기술은 선택의 효율성을 높이고 CRISPR/Cas9 기술을 사용한 유전자 편집은 또 다른 복잡성을 추가합니다.
개량품종 유콘골드
XNUMX차 연구에서 평가한 다양한 감자 품종 중 유콘골드가 가장 잘 재생되어 XNUMX차 연구에 사용하였다. 그 결과 전분에 함유된 아밀로펙틴 함량이 높고 아밀로스 함량이 낮은 감자가 나왔다.
"녹아웃된 식물 중 하나인 T2-7은 정상적인 성장과 수확량 특성을 나타내었지만 아밀로스가 전혀 없었습니다."라고 Toinga는 말했습니다.
괴경 전분(T2-7)은 접착제/결합제, 바이오플라스틱 및 에탄올 생산과 같은 종이 및 섬유 산업의 산업 응용 분야를 가지고 있습니다. 이 실험 샘플의 괴경 전분은 화학적 변형 없이 동결 및 해동에 대한 저항성으로 인해 냉동 식품 생산에도 유용할 것입니다. 전분의 유일한 형태인 아밀로펙틴을 함유한 감자는 공업용이나 알코올 음료를 만들기 위해 더 많은 에탄올을 생산해야 합니다.
이러한 연구의 다음 단계로, 수탁 T2-7은 자가 수분되고 형질전환 요소를 제거하기 위해 Yukon Gold 및 기타 감자 클론의 기증자 균주와 교배되었습니다.