Растании беҳтарин барои парвариш дар фазо имкон медиҳад, ки миқдори ками маводи ғизоӣ аз ҳадди имкон ворид карда шавад. Дар ин ҷо, мо муҳокима мекунем, ки чӣ тавр биотехнологияро барои тавлиди як навъи картошка барои одамон дар фазо истифода бурдан мумкин аст.
Агар инсоният ягон вақт миссияҳои дарозмуддати кайҳонӣ ва колонизатсияро анҷом диҳад, таъсиси системаи муассири кишоварзии кайҳон барои зинда мондани инсон дар кайҳон муҳим хоҳад буд. Аммо, зироатҳои мавҷуда барои истифода дар хоҷагиҳои кайҳонӣ ба қадри кофӣ самаранок ва самаранок нестанд. Ҳамин тариқ, мо стратегияи беҳбудии зироатҳои ғизоӣ ва элитаи (WBEEP) пешниҳод менамоем. Бо такя ба биотехнологияи растаниҳо, стратегияи WBEEP ҳадафи рушди зироатҳо бо қисмҳои ошпазии бештар, мазмуни ғании ғизоӣ, ҳосили баланд ва самаранокии баландтари истифодаи моддаҳои минералӣ барои хоҷагиҳои кайҳонӣ мебошад.
Картошка (Картошка Л.) бо сабаби афзалиятҳои зерин яке аз рақибони беҳтарини кишоварзии кайҳонӣ ба ҳисоб меравад: (1) шохиси баланди ҳосил ва ҳосили бехмева ва бехмеваҳои аз карбогидрат бой, ки метавонад барои одамон миқдори зиёди энергия диҳад; (2) талаботи оддии боғдорӣ ва коркарди ғизо; ва (3) таҳаммулпазирии баланд нисбат ба стрессҳо бо қобилияти инкишофи муқаррарӣ ҳангоми парвози кайҳон. Муҳим он аст, ки картошкаро тавассути бехмева ғайримуқаррарӣ паҳн кардан мумкин аст ва тавассути тухмӣ бо роҳи ҷинсӣ паҳн кардан мумкин аст. Репродуксияи асексуалӣ метавонад таҷдиди захираҳои озуқаворӣ ва арзиши устувори ғизоиро таъмин намояд, дар ҳоле ки таҷдиди ҷинсӣ метавонад коэффисиенти афзоиш ва пастшавии хароҷоти нигоҳдорӣ ва ҳамлу нақлро кафолат диҳад. Аммо, картошка наметавонад самаранок дар фазо парвариш карда шавад, то он даме, ки камбудиҳои хоси марбут ба таркиби зиёди соланин, ҳосилнокии паст ва ҷамъшавии маводи ғизоӣ ва самаранокии пасти истифодаи нуриҳо бартараф карда нашаванд. Дар зер, мо стратегияи WBEEP оид ба такмил додани картошкаро тавсиф мекунем, ки метавонад барои кишоварзии кайҳонӣ WBEEP-картошка эҷод кунад (Расми 1).
Таҳияи як ниҳол хӯрдани тамоми бадан барои картошка WBEEP
Растаниҳое, ки тамоми баданашон хӯрданӣ аст, барои хоҷагиҳои кайҳонӣ матлуб мебуданд, зеро онҳо метавонанд ба одамон ғизои бештар оранд ва партовҳоро коҳиш диҳанд. Бо вуҷуди ин, поя, барг ва буттамева картошка хӯрда намешавад. Қисмҳои ҳавоии растаниҳои картошка дорои соланини ҷамъшуда мебошанд (пеш аз ҳама α-соланин ва α-чаконин), ки аз ҳашароти зараррасон ва микроорганизмҳо муҳофизат мекунад, аммо барои одамон заҳролуд аст. Дар системаҳои кишоварзии кайҳонӣ, ки бо муҳити хеле назоратшаванда муқовимати растаниҳо бо миёнаравии соланин нолозим хоҳад буд. Агар соланин хориҷ карда шавад, тамоми растании картошка метавонад эҳтимолан хӯрда шавад. Барои пешгирии ҷамъшавии соланин дар растаниҳои картошка, биосинтезро ҳадаф қарор додан мумкин аст. Масалан, хомӯш кардан ё мутатсия кардани генҳо, ки ферментҳои цитохромии P450 GAME4, диоксигеназа DPS ё омили транскриптсияи AP2/ERF GAME9 -ро дар бар мегиранд, мазмуни соланинро хеле коҳиш медиҳанд. Помидор инчунин метавонад соланини заҳрнок (пеш аз ҳама α-томатин) тавлид кунад, аммо метавонад соланинро ба меваҳои эскюлеозид А ва гликозидҳои ғайридавлатӣ табдил диҳад6. Азбаски мубодилаи соланин якчанд аксуламалҳои ферментативии муштаракро дар байни картошка ва помидор дар бар мегирад, мумкин аст генҳои мубодилаи соланин аз помидор ба картошка барои кам кардани ҷамъшавии соланин ворид карда шаванд.
Биофоризатсия бо маводи ғизоии муфид барои WBEEP-картошка
Фитонутриентҳо (масалан, флавоноидҳо ва антоцианинҳо) ва витаминҳо барои саломатии инсон аҳамияти калон доранд. Ҷисм дар фазо нозуктар мешавад ва ба маводи ғизоӣ бештар ниёз дорад. Аммо, эҳтимол дорад, ки якчанд микроэлементҳои хӯрокҳои бастабандишуда дар шароити нигоҳдорӣ дар фазо вайрон шаванд, ки ин барои гирифтани экипажҳо ба даст овардани маводи ғизоии устувор мушкил эҷод мекунад8. Аз ин рӯ, дилхоҳ аст, ки одамон ғизоро бевосита аз маҳсулоти нави кишоварзӣ гиранд. Бо дарназардошти миқдори нокифояи сафедаҳо, фитонутриентҳо, витаминҳо ва дигар маводи ғизоӣ дар лўндаи картошка, барои пурра қонеъ кардани ниёзҳои ғизоии бадани инсон картошкаро биофорфизатсия кардан лозим меояд. Растаниҳоро барои синтез кардани витаминҳо ва метаболитҳои дуввуми функсионалӣ тавассути тағир додани роҳҳои метоболикии эндогенӣ беҳтар кардан мумкин аст, аз ҷумла (1) афзоиши таъминоти прекурсорҳо; (2) аз ҳад зиёд ифода кардан, кӯчидан ё мутация кардани ферментҳои танг; (3) хомӯш кардани роҳҳои номатлуб; (4) бастани роҳҳои рақобат; (5) тавсеаи ҷараёни мубодилаи моддаҳо барои коҳиш додани боздории бозгашт; ва (6) танзими омилҳои транскрипсия. Тавассути татбиқи стратегияҳои дар боло овардашуда, картошка аз витаминҳо, сафедаҳо, флавоноидҳо, антоцианинҳо ва дигар маводи ғизоӣ бой гардонида шудааст. Гузашта аз ин, навъҳои картошка, ки дорои кантаксантин, астаксантин ё кислотаҳои серравгани серғизо (VLC-PUFAs) мебошанд, бо роҳи таҷдиди роҳҳои биосинтетикӣ таҳия кардан мумкин аст.
Баланд бардоштани ҳосили картошка WBEEP
Лӯбҳо қисмҳои асосии хӯрдани растаниҳои картошка мебошанд. Туберизатсияи картошка як раванди мураккаби биологӣ мебошад. Танзимкунандагони калидӣ иборатанд аз фоторецептор фитохром B (PHYB), омили транскрипсияи StCO, сигналҳои мобилӣ (StBEL5 ва POTH1 mRNA, протеини StSP6A ва miR172), ва интиқолдиҳандагони сахароза StSUT4 ва StSP5G. Изҳороти аз ҳад зиёд StSP6A, StPOTH1, StBEL5ва StmiR172 ё манъ кардани StPHYB, StCO, StSUT4ва StSP5G мумкин аст барои беҳтар кардани туберизатсия анҷом дода шавад11. Оптимизатсияи фотосинтез яке аз роҳҳои асосии баланд бардоштани ҳосили зироат аст ва туберизатсияи картошка инчунин аз қисмҳои зеризаминӣ миқдори зиёди маҳсулоти фотосинтетикиро (хусусан сахароза) талаб мекунад. Кӯшишҳо барои баланд бардоштани самаранокии фотосинтетикӣ тавассути такмил додани иқтидори карбоксилизатсияи ферментҳои Рубиско, баланд бардоштани иқтидори регенеративии гардиши коҳиши карбон, оптимизатсияи занҷири интиқоли электронҳо ва кам кардани оксигенатсия ва фотореспиратсия идома доранд.12. Аксарияти стратегияҳои дар боло зикргардидаи муҳандисии генетикӣ барои баланд бардоштани самаранокии фотосинтез дар биринҷ ё тамоку бомуваффақият татбиқ карда мешаванд ва умедворем, ки онҳо барои беҳтар кардани ҳосили картошка истифода мешаванд. Масалан, гардиши сунъии сохташудаи фото -нафаскашӣ тавассути ифодаи полипротеини рекомбинантии гликолатидегидрогеназа метавонад самаранокии фотосинтетикӣ ва ҳосили лўндаро тавассути коҳиш додани фотореспиратсия ва беҳтар кардани CO баланд бардорад.2 гирифтан. Ба наздикӣ, модулятсияи растаниҳои РНК м6Метилизатсия як роҳи муассири беҳтар кардани нашъунамо ва ҳосили зироатҳо шудааст. Ифодаи трансгении РНК деметилазаи инсон FTO барои кам кардани м6Сатҳи картошка боиси ~ 50% зиёд шудани ҳосили бех ва биомасси ҳавоӣ гардид.
Баланд бардоштани самаранокии истифодаи нуриҳои минералӣ барои WBEEP-картошка
Нашъунамо ва рушди зироат ба бисёр унсурҳои минералӣ, аз ҷумла нитроген, фосфор ва калий ниёз дорад. Арзиши кашондани нурй аз Замин хеле баланд аст. Аз ин рӯ, барои кам кардани истеъмоли нуриҳо самаранокии истифодаи маводи ғизоии зироатро беҳтар кардан лозим аст. Тағироти генетикиро метавон бо мақсади баланд бардоштани ҷаббида, тақсим ва мубодилаи моддаҳои растанӣ ва ё оптимизатсияи меъмории реша анҷом дод. Нитроген яке аз унсурҳои муҳимтаринест, ки барои растаниҳо заруранд. Глутаматдегидрогеназҳо (GDHs) аз организмҳои поёнӣ ба NH наздикии баландтар нишон медиҳанд4+ ва қобилияти ассимилятсияи аммиак қавитар. Ифодаи гетерологии GDHs, ки ба NH наздикии баландтар доранд4+ назар ба GDHs ниҳол метавонад самаранокии истифодаи нитрогенро дар бисёр зироатҳо, аз ҷумла картошка баланд бардорад ва кафолат диҳад, ки зироатҳо дар шароити ками нитроген ҳосили баланд ба даст оранд. Фосфор як унсури дигари муҳим барои афзоиши растаниҳо мебошад ва нуриҳои фосфитӣ метавонанд ба баланд шудани ҳосил ва сифати лўндаи картошка мусоидат кунанд. Ифодаи фосфатдегидрогеназа (ptxD) аз Псевдомонас spp. ба биринҷ ва пахта имкон медиҳад, ки ба ғайр аз фосфат фосфитро метаболизм кунанд ва нақши он дар картошка арзанда аст. Картошка барои афзоиш ва сифат нисбат ба нуриҳои азотӣ ё фосфатӣ ба нуриҳои калий бештар ниёз дорад. Ифодаи гетерологии Арабидопсис К.+ канал АКТ1 ва фаъолкунандагони он CBL1, CBL9ва CIPK23 метавонад самаранокии аз хок гирифтани калийро дар якчанд зироат баланд бардорад ва ифодаи К.+ интиқолдиҳанда ҲАК5 метавонад самаранокии гирифтани калийро дар бисёр зироатҳо дар шароити маҳдуд бо калий баланд бардорад. Ба наздикӣ, аз ҷиҳати генетикӣ идора кардани меъмории системаи реша як стратегияи пайдошаванда барои баланд бардоштани ҳосилнокӣ ва ҳосилнокии зироатҳои бехмева шудааст, аммо генҳое, ки дар картошка истифода бурдан лозим аст, бояд истихроҷ карда шаванд.
Дурнамои ояндаи WBEEPs
Таҷрибаҳо барои нишон додани он ки чӣ гуна растаниҳо дар кайҳон мерӯянд ва инкишоф меёбанд, гузаронида шуданд, аммо кишоварзии фазои холӣ ҳанӯз дар оғози худ боқӣ мемонад. Танҳо сабзавоти баргҳои сабз ба монанди салат ва хардал барои хӯрок дар Истгоҳи байналмилалии кайҳонӣ парвариш карда мешаванд. Ҳамин тариқ, барои ба хоҷагиҳои кайҳонӣ овардани растаниҳои бештар мо усули WBEEP -ро барои беҳтар кардани зироат пешниҳод менамоем. WBEEP -и ҳамаҷониба татбиқшаванда метавонад барои одамон дар фазо бо миқдори ками нуриҳо ғизои кофӣ ва серғизо диҳад. Ҳангоме ки механизмҳои биосинтези омилҳои зидди ғизоӣ ошкор карда мешаванд ва стратегияҳои беҳтар кардани ғизо, ҳосилнокӣ ва самаранокии истифодаи нуриҳо таҳия карда мешаванд, равиши WBEEP метавонад дар зироатҳои бештар татбиқ карда шавад. Гарчанде ки парвариши амалии WBEEPҳо дар фазо барои хӯрок метавонад ба зудӣ ба даст наояд, мо пешниҳод менамоем, ки бо назардошти пешрафтҳои афзоянда барои расидан ба ин ҳадаф на танҳо барои кишоварзии кайҳонӣ, балки барои кишоварзии анъанавӣ муфид бошад.