Исследовательская группа разработала инновационный метод биообогащения листьев и других зеленых тканей растений, увеличивающий содержание в них полезных веществ, таких как бета-каротин, основной предшественник витамина А в рационе человека.
Работа демонстрирует, что с помощью биотехнологических методов и обработок с высокой интенсивностью света уровни бета-каротина в листьях могут быть увеличены до 30 раз путем создания новых мест для его хранения без воздействия на жизненно важные процессы, такие как фотосинтез. Результаты опубликованы в журнале Plant Journal.
Бета-каротин — один из основных каротиноидов, пигментов, встречающихся в природе в растениях и других фотосинтезирующих организмах , которые полезны для здоровья, обладают антиоксидантными, иммуностимулирующими и улучшающими когнитивные способности свойствами.
В частности, бета-каротин является основным предшественником ретиноидов — химических соединений, выполняющих основные функции организма (зрение, пролиферация и дифференциация клеток, иммунная система), включая витамин А.
Используя растения табака (Nicotiana benthamiana) в качестве лабораторной модели и салат (Lactuca sativa) в качестве модели для культивирования, группа под руководством Мануэля Родригеса Консепсьона, исследователя Испанского национального исследовательского совета (CSIC) в Научно-исследовательском институте молекулярной и клеточной биологии растений (IBMCP), сумела увеличить содержание бета-каротина в листьях, не оказав отрицательного влияния на другие жизненно важные процессы, такие как фотосинтез.
«Для правильного функционирования листьев необходимы каротиноиды, такие как бета-каротин в фотосинтетических комплексах хлоропластов», — объясняет исследователь CSIC.
«Когда в хлоропластах вырабатывается слишком много или слишком мало бета-каротина, они перестают функционировать, и листья в конечном итоге отмирают. Наша работа успешно производила и накапливала бета-каротин в клеточных отсеках, где он обычно не встречается, путем объединения биотехнологических методов и обработок с высокой интенсивностью света», - говорит он.
Результаты исследования показывают, что можно увеличить уровень бета-каротина в листьях, создав новые места для его хранения вне фотосинтетических комплексов. С одной стороны, им удалось сохранить высокие уровни бета-каротина в пластоглобулах, а жировые везикулы естественным образом присутствуют внутри хлоропластов. Эти везикулы не участвуют в фотосинтезе и обычно не накапливают каротиноиды.
«Стимулирование образования и развития пластоглобулы с помощью молекулярных методов и интенсивной световой обработки не только увеличивает накопление бета-каротина, но и его биодоступность, то есть легкость, с которой он может быть извлечен из пищевой матрицы для усвоения нашей пищеварительной системой», — говорит Лука Морелли, первый автор исследования.
Исследование также показывает, что синтез бета-каротина в пластоглобулах можно объединить с его производством вне хлоропластов с помощью биотехнологических подходов. В этом случае, говорит соавтор Пабло Перес Колао, «бета-каротин накапливается в пузырьках, похожих на пластоглобулы, но расположенных в цитозоле, водном веществе, которое окружает органеллы и ядро клеток».
Сочетание обеих стратегий позволило достичь 30-кратного увеличения уровня доступного бета-каротина по сравнению с необработанными листьями. Массивное накопление бета-каротина также придало листьям салата характерный золотистый цвет.
По словам исследователей, открытие того, что бета-каротин может вырабатываться и храниться в очень больших количествах и в более биодоступной форме за пределами мест, где он обычно находится в листьях, «представляет собой весьма значительный прогресс в улучшении питания путем биообогащения таких овощей, как салат, мангольд или шпинат, без потери их характерного запаха и вкуса».
