Μια ομάδα από το Ινστιτούτο Μοριακής και Κυτταρικής Βιολογίας Φυτών (IBMCP), ένα κοινό κέντρο Ανώτατο Συμβούλιο Επιστημονικής Έρευνας (CSIC) και Πολυτεχνικό Πανεπιστήμιο της Βαλένθια (UPV)Ένα σημαντικό βήμα έχει γίνει στη μελέτη της βιταμίνης Ε στα φυτά. Έχουν εντοπίσει μια συνθετική ένωση, με την ονομασία X57, ικανή να τριπλασιάσει την ποσότητα βιταμίνης Ε που υπάρχει στα φύλλα χωρίς να αλλοιώσει το DNA των φυτών.
Αυτή η πρόοδος αποτελεί μέρος των στρατηγικών της βιοενίσχυση φυτώνΔηλαδή, η βελτίωση της θρεπτικής αξίας των καλλιεργειών μέσω των βιολογικών διεργασιών του ίδιου του φυτού. Σε ένα πλαίσιο όπου ο υποσιτισμός και οι ελλείψεις σε μικροθρεπτικά συστατικά συνυπάρχουν με υπερβολικές θερμίδες σε πολλές ευρωπαϊκές κοινωνίες, η κατοχή λαχανικών φυσικά πλουσιότερων σε βιταμίνη Ε αναδεικνύεται ως ένα εργαλείο με σημαντικό δυναμικό.
Τι είναι η βιταμίνη Ε που παράγεται από φυτά και γιατί είναι σημαντική;
Η βιταμίνη Ε που βρίσκεται στα λαχανικά αντιστοιχεί κυρίως σε μια ομάδα ενώσεων που ονομάζονται τοκοφερόλεςΤα φυτά τα παράγουν για να αμυνθούν έναντι διαφόρων τύπων περιβαλλοντικού στρες, όπως το υπερβολικό φως, το κρύο, η ξηρασία ή η οξειδωτική βλάβη που προκύπτει από αυτές τις καταστάσεις.
Όταν αυτές οι τοκοφερόλες εισέρχονται στην ανθρώπινη ή ζωική διατροφή, δρουν ως ισχυρά αντιοξειδωτικάΒοηθούν στην προστασία των κυτταρικών μεμβρανών από τη γήρανση, συμβάλλουν στην ορθή λειτουργία του ανοσοποιητικού συστήματος και βοηθούν στη μείωση των επιπτώσεων του οξειδωτικού στρες, ενός παράγοντα που συνδέεται με διάφορες χρόνιες ασθένειες.
Στην Ευρώπη, αλλά και στην Ισπανία, δεν είναι ασυνήθιστο να βρίσκεις δίαιτες με επαρκείς θερμίδες αλλά με επαρκής ή ανεπαρκής πρόσληψη βιταμινών και μετάλλωνΑυτή η κατάσταση, που συχνά περιγράφεται ως «κρυφή πείνα», δεν οδηγεί σε κλασικό υποσιτισμό, αλλά μάλλον σε ελλείψεις που μπορούν να επηρεάσουν τη μακροπρόθεσμη υγεία. Γι' αυτό η αναζήτηση καλλιεργειών με υψηλότερη περιεκτικότητα σε μικροθρεπτικά συστατικά έχει προσελκύσει το ενδιαφέρον της επιστημονικής κοινότητας.
Μέχρι σήμερα, πολλές στρατηγικές για την αύξηση της βιταμίνης Ε στα φυτά περιελάμβαναν αλλαγή των συνθηκών καλλιέργειας ή εισαγωγή γενετικών τροποποιήσεων στα φυτά. Η εργασία του IBMCP προτείνει μια διαφορετική προσέγγιση: τη χρήση μορίων που δρουν ως βιοδιεγέρτες σε μεταβολικές οδούς που ήδη υπάρχουν φυσικά.
X57: ένας βιοδιεγέρτης που ενισχύει τη βιταμίνη Ε στα φύλλα
Ο πρωταγωνιστής αυτής της μελέτης είναι X57Μια χημική ένωση από τη συλλογή μορίων της εταιρείας GalChimia της Γαλικίας. Η ομάδα με επικεφαλής τον Manuel Rodríguez Concepción (CSIC) και τον Jorge Lozano Juste (UPV) έχει αποδείξει ότι αυτή η ένωση δρα ως ένας εξαιρετικά ειδικός βιοδιεγέρτης της οδού της τοκοφερόλης.
Οι δοκιμές πραγματοποιήθηκαν στο εργοστάσιο μοντέλων. Arabidopsis thaliana και σε καλλιέργειες κυττάρων μπρόκολου, δείχνουν ότι η θεραπεία με X57 είναι σε θέση να διπλάσια ή και τριπλάσια περιεκτικότητα σε βιταμίνη Ε στα φύλλα σε σύγκριση με τα μη επεξεργασμένα δείγματα. Αυτό το φαινόμενο έχει παρατηρηθεί με συνέπεια σε διαφορετικά πειραματικά συστήματα.
Εκτός από την αύξηση των επιπέδων βιταμίνης Ε σε υγιή φυτά, η ένωση έχει αποδειχθεί ότι είναι σε θέση να αποκατάσταση της παραγωγής τοκοφερόλης σε μεταλλαγμένες σειρές που δυσκολεύονται να τα συνθέσουν κανονικά. Με άλλα λόγια, το X57 είναι σε θέση να επανενεργοποιήσει μεταβολικές οδούς που είχαν αποκλειστεί μερικώς ή πλήρως.
Ένα βασικό χαρακτηριστικό είναι ότι όλα αυτά επιτυγχάνονται χωρίς τροποποίηση του γονιδιώματος του φυτούΗ ένωση εφαρμόζεται απευθείας στα φύλλα ή ενσωματώνεται στο καλλιεργητικό μέσο, κάτι που παρουσιάζει μια απλούστερη προσέγγιση και είναι δυνητικά μεταβιβάσιμη σε διαφορετικά γεωργικά είδη.
Η τριπλή μεταβολική στρατηγική του X57
Αυτό που κάνει το X57 ιδιαίτερα ενδιαφέρον είναι ότι συνδυάζει ένα τριπλή μεταβολική δράση σχετικά με τη βιταμίνη Ε στα φυτά. Μέχρι τώρα, οι προσπάθειες είχαν επικεντρωθεί σε μία ή δύο από αυτές τις διεργασίες ξεχωριστά. Αυτή η ένωση είναι η πρώτη που τις τροποποιεί όλες ταυτόχρονα μέσω χημικής παρέμβασης.
Αρχικά, ενεργοποιείται το X57 βιοσυνθετικές οδοί που κανονικά υποχρησιμοποιούνται στα φύλλα. Ενεργοποιώντας αυτές τις μεταβολικές οδούς, αυξάνεται η διαθεσιμότητα των προδρόμων που απαιτούνται για την παραγωγή τοκοφερολών.
Δεύτερον, η ένωση μειώνει την εκτροπή αυτών των προδρόμων προς άλλες διαδρομές που ανταγωνίζονται για τις ίδιες πρώτες ύλεςΜε αυτόν τον τρόπο, το φυτό χρησιμοποιεί μεγαλύτερο ποσοστό αυτών των βασικών ενώσεων για την παραγωγή βιταμίνης Ε αντί να τις κατανέμει σε άλλα μόρια.
Το τρίτο στοιχείο της στρατηγικής συνίσταται στην προώθηση του αποθήκευση βιταμίνης Ε σε εξειδικευμένες κυτταρικές δομές γνωστά ως πλαστοσφαιρίδια, μικρά διαμερίσματα που λειτουργούν ως φυσικές δεξαμενές μέσα στους χλωροπλάστες.
Ο συνδυασμός αυτών των τριών επιδράσεων - περισσότεροι πρόδρομοι, λιγότερος ανταγωνισμός και καλύτερη αποθήκευση - εξηγεί γιατί ένα διπλασιασμός ή ακόμη και τριπλασιασμός της περιεκτικότητας σε τοκοφερόλη στα φύλλα σε σύγκριση με τα φυτά ελέγχου. Σύμφωνα με τους συγγραφείς, καμία άλλη ένωση δεν είχε επιτύχει προηγουμένως αυτό το είδος μεταβολικού συντονισμού στα φυτά.
Βιοεμπλουτισμός χωρίς ΓΤΟ: μια πορεία με δυνατότητες
Ένα από τα κύρια πλεονεκτήματα του X57 είναι ότι πλαισιώνεται από μια προσέγγιση βιοενίσχυση βασισμένη σε φυσικές διεργασίεςΑντί της εισαγωγής νέων γονιδίων ή της άμεσης τροποποίησης του DNA των φυτών, τροποποιούνται οι υπάρχουσες οδοί, γεγονός που ευθυγραμμίζεται με τις απαιτήσεις ορισμένων τομέων της ευρωπαϊκής κοινωνίας για μείωση της χρήσης γενετικά τροποποιημένων καλλιεργειών.
Η ένωση δρα ως βιοδιεγερτικό: Δεν παρέχει βιταμίνη Ε από έξω.Αντίθετα, βοηθά το φυτό να παράγει και να αποθηκεύει τα δικά του αντιοξειδωτικά πιο αποτελεσματικά. Αυτό απλοποιεί την πιθανή μελλοντική χρήση του, καθώς οι διαφυλλικές θεραπείες ή οι εφαρμογές σε σπορεία και φυτώρια θα μπορούσαν να σχεδιαστούν χωρίς την ανάγκη ανάπτυξης νέων διαγονιδιακών ποικιλιών.
Αντιπροσωπεύει επίσης μια αλλαγή εστίασης από τις κλασικές στρατηγικές βιοενίσχυσης, οι οποίες βασίζονταν στο παρελθόν προσαρμόστε τη λίπανση, την άρδευση ή τον φωτισμόή με την εισαγωγή σύνθετων γενετικών τροποποιήσεων για την ενίσχυση συγκεκριμένων μεταβολικών οδών. Εδώ, η εστίαση είναι σε ένα χημικό εργαλείο που αξιοποιεί τον εσωτερικό μηχανισμό του φυτού.
Σε επιστημονικό επίπεδο, το X57 παρουσιάζεται επίσης ως χημικός ανιχνευτής Αυτό είναι πολύ χρήσιμο για τη μελέτη του τρόπου με τον οποίο τα φυτά συντονίζουν τη σύνθεση, την κατανάλωση και την αποθήκευση τοκοφερολών. Η κατανόηση αυτών των μηχανισμών με περισσότερες λεπτομέρειες θα μπορούσε να ανοίξει την πόρτα σε νέες παρεμβάσεις που στοχεύουν σε άλλα σχετικά θρεπτικά συστατικά των φυτών.
Εφαρμογές στη γεωργία, τα τρόφιμα και τα καλλυντικά
Οι πιθανές εφαρμογές αυτής της ανακάλυψης εκτείνονται σε διάφορους τομείς. Στη γεωργία, η αύξηση των επιπέδων βιταμίνης Ε στα φύλλα και σε άλλους ιστούς θα μπορούσε να μεταφραστεί σε... καλλιέργειες πιο ανθεκτικές στο οξειδωτικό στρες που σχετίζονται με ξηρασίες, καύσωνες ή άλλες δυσμενείς συνθήκες, καταστάσεις που γίνονται ολοένα και πιο συχνές σε κλίματα όπως η Μεσόγειος.
Στην τροφική αλυσίδα, η χρήση φυτικών πρώτων υλών με υψηλότερη περιεκτικότητα σε φυσικά αντιοξειδωτικά Αυτό θα επέτρεπε την παραγωγή προϊόντων με πιο ελκυστικό διατροφικό προφίλ, χωρίς να βασίζεται τόσο πολύ στην προσθήκη συνθετικών αντιοξειδωτικών. Αυτό το σημείο είναι σημαντικό για τους καταναλωτές που αναζητούν καθαρότερες ετικέτες και μειωμένη χρήση προσθέτων.
Στην περίπτωση της Ευρώπης και της Ισπανίας, όπου υπάρχει σημαντική βιομηχανία φρούτων και λαχανικών και μεταποιημένων προϊόντων φυτικής προέλευσης, απαιτούνται τεχνολογίες που αυξάνουν τα μικροθρεπτικά συστατικά όπως η βιταμίνη Ε με ελεγχόμενο τρόπο. θα μπορούσαν να προσφέρουν προστιθέμενη αξία ποικιλίες για φρέσκια κατανάλωση, χυμοί, φυτικά έλαια ή φυτικά παρασκευάσματα.
Η βιομηχανία καλλυντικών εμφανίζεται επίσης ως σαφής ωφελούμενη. Η βιταμίνη Ε είναι μία από τις τα πιο συχνά χρησιμοποιούμενα αντιοξειδωτικά συστατικά λόγω των προστατευτικών και αναγεννητικών ιδιοτήτων τους κατά της οξείδωσης του δέρματος. Η λήψη φυτικών εκχυλισμάτων με υψηλότερα επίπεδα τοκοφερολών θα μπορούσε να ευνοήσει την ανάπτυξη καλλυντικών σειρών που βασίζονται σε συστατικά φυσικής προέλευσης εμπλουτισμένα από την ίδια τη διαδικασία καλλιέργειας.
Σε όλες τις περιπτώσεις, οι ερευνητές προειδοποιούν ότι εξακολουθεί να είναι απαραίτητο βελτιστοποιήστε τη σύνθεση της ένωσηςνα προσαρμόζουν τις δόσεις και τις μεθόδους εφαρμογής σε διαφορετικές καλλιέργειες και να αξιολογούν λεπτομερώς τη συμπεριφορά τους σε μεγαλύτερη κλίμακα πριν από την ευρεία εμπορική χρήση.
Ένα έργο με σφραγίδα της Βαλένθια και ευρωπαϊκή υποστήριξη
Η έρευνα διεξήχθη από τη Βαλένθια από το IBMCP, ένα κέντρο αναφοράς στη βιολογία των φυτών που εξαρτάται από το CSIC και UPVΕκτός από την GalChimia, η οποία συνέβαλε στην ένωση X57, η εργασία περιελάμβανε τη συνεργασία των Πανεπιστήμιο του Νεσατέλ (Ελβετία), η οποία συνέβαλε στην ανάλυση των μεταβολιτών που εμπλέκονται στην οδό της βιταμίνης Ε.
Η μελέτη δημοσιεύτηκε στο επιστημονικό περιοδικό Εφημερίδα Βιοτεχνολογίας Φυτών, μία από τις κορυφαίες διεθνείς δημοσιεύσεις που ειδικεύονται στη βιοτεχνολογία φυτών. Το άρθρο περιγράφει το X57 ως «χημικό εργαλείο» για την αύξηση των επιπέδων τοκοφερόλης στα φύλλα μέσω του συντονισμού της βιοσύνθεσης, του μεταβολικού ανταγωνισμού και της αποθήκευσης.
Όσον αφορά τη χρηματοδότηση, το έργο αποτελεί κυρίως μέρος του προγράμματος AGROALNEXTμε την υποστήριξη του Υπουργείου Επιστήμης και Καινοτομίας και από ευρωπαϊκά κονδύλια Next GenerationEU (PRTR-C17.I1), επιπλέον της υποστήριξης της Περιφερειακής Κυβέρνησης της Βαλένθια. Αυτός ο συνδυασμός εθνικών και ενωσιακών πόρων ενισχύει το ενδιαφέρον για την ενσωμάτωση της βιοεμπλουτισμού και της διατροφικής βελτίωσης των καλλιεργειών στις πολιτικές γεωργικής καινοτομίας.
Η αναγνώριση του X57 καταδεικνύει πώς η συνεργασία μεταξύ δημόσιων ερευνητικών κέντρων, πανεπιστημίων και χημικών εταιρειών μπορεί να... δημιουργούν καινοτόμες λύσεις σε έναν τομέα τόσο συγκεκριμένο όσο η βιταμίνη Ε στα φυτά. Εάν τα επόμενα βήματα επιβεβαιώσουν την ασφάλεια και την αποτελεσματικότητά της στον αγρό, αυτοί οι τύποι βιοδιεγερτικών ενώσεων θα μπορούσαν να γίνουν κοινοί σύμμαχοι στην απόκτηση πιο θρεπτικών καλλιεργειών, με καλύτερη αντιοξειδωτική ικανότητα και προσαρμοσμένων στις τρέχουσες απαιτήσεις υγείας και βιωσιμότητας.
