Dr Aleksandra Deja, Zakład Biotechnologii IWNiRZ-PIB, Ryc. 2. Sorgo rosnące w szklarni w Zakładzie Biotechnologii IWNiRZ-PIB

Sorgo (Sorghum Moench) uważane jest za jedną z najstarszych roślin uprawnych. Początki uprawy tego gatunku sięgają Etiopii, gdzie znane było już od 4000 r. p.n.e. Po pszenicy, kukurydzy, ryżu i jęczmieniu, sorgo zajmuje piątą pozycję pod względem areału uprawy zbóż na świecie. Znaleźć je można na każdym kontynencie, a szczególnie dużą popularnością cieszy się w USA, Chinach, Nigerii, Sudanie, Australii oraz Meksyku. Sorgo charakteryzuje się niewielkimi wymaganiami glebowymi oraz dużą odpornością na deficyt wody, co przyczynia się do wzrostu zainteresowania tą rośliną na terenie Europy. Warunki klimatyczne naszego kraju nie są optymalne dla upraw tej rośliny, jednak doskonale rozwinięty system korzeniowy, oszczędne gospodarowanie wodą, mniejsze wymagania glebowe (w porównaniu do kukurydzy) i brak konieczności intensywnej pielęgnacji sprawiają, że sorgo coraz chętniej widziane jest również w Polsce. Dotyczy to zwłaszcza obszarów z niedoborem opadów, gdzie rośliny narażone są na okresy suszy. Możliwości wykorzystania sorga są szerokie, przede wszystkim jest to wartościowa roślina żywieniowa. Nasiona sorgo odznaczają się wysoką zawartością białka, witamin oraz mikroelementów, dlatego wykorzystywane są do produkcji kaszy i mąki, odgrywają również dużą rolę w diecie, zwłaszcza mieszkańców Afryki i Indii. Sorgo cieszy się popularnością wśród osób cierpiących na enteropatię glutenową. Ponadto chętnie uprawiane jest również na cele paszowe, a łodygi i liście mogą znaleźć zastosowanie do produkcji biopaliw, zwłaszcza biogazu.

Sorgo traktowane jest jako modelowa roślina jednoliścienna. Badania nad sorgo w kulturach in vitro w dużej mierze skupiają się na opracowaniu protokołów regeneracji, najczęściej na drodze somatycznej embriogenezy. Efektywność regeneracji sorgo jest bardzo zróżnicowana. Oscyluje ona od 1 do 40 regenerantów z jednego eksplantatu. Badacze często podkreślają znaczenie genotypu sorgo (różnice odnotowano nawet w obrębie odmian), jako czynnika warunkującego zdolność materiału roślinnego do wytworzenia odpowiedniej jakości kalusa embriogennego, co ma bezpośrednie przełożenie na dalszą regenerację. Oprócz genotypu za czynniki wpływające na efektywność somatycznej embriogenezy wymieniają także: rodzaj, wiek i wielkość eksplantatów oraz odpowiednio skomponowany skład pożywek dla poszczególnych etapów kultury. Jako eksplantaty wykorzystywano różne fragmenty rośliny tj.: dojrzałe i niedojrzałe zarodki, całkowicie rozwinięte i nierozwinięte kwiatostany oraz wierzchołki pędów. Na etapie regeneracji zwykle stosuje się podłoże MS wzbogacone regulatorami wzrostu – najczęściej IBA, IAA, NAA, a także BA. Czas trwania całego cyklu regeneracji waha się przeciętnie od 70 do 140 dni.

sorgo
fot. Dr Aleksandra Deja, Zakład Biotechnologii IWNiRZ-PIB Ryc. 1. Sorgo rosnące in vitro w Zakładzie Biotechnologii IWNiRZ-PIB

Genom sorga składa się z 20 chromosomów i zawiera DNA o wielkości 750 Mpz. Jest więc 3–4 razy mniejszy niż genom kukurydzy, ale większy niż ryżu (430 Mpz), co sprawia, że sorgo jest bardzo atrakcyjnym gatunkiem do badań w obrębie rodziny Poaceae. Założono, że pożądane cechy sorgo uda się wzmocnić za pomocą genetycznych modyfikacji, stosując potężne narzędzie inżynierii genetycznej – transformację. Tymczasem okazało się, że w przypadku tej rośliny jest to proces niezwykle skomplikowany i sorgo zostało sklasyfikowane jako jeden z najtrudniejszych gatunków do hodowli tkankowej i transformacji genetycznej. W procesie uzyskiwania transgenicznych roślin sorgo zastosowano dwa podejścia: transformację z wykorzystaniem Agrobacterium oraz bombardowanie mikrocząsteczkami. Pierwsze zmodyfikowane rośliny uzyskano w 1993 roku w wyniku bombardowania, jednak wydajność procesu wyniosła zaledwie 0,28%. W 2000 roku opisano transformację sorgo za pomocą Agrobacterium z wydajnością 2,12%. Mimo znacznego postępu, który dokonał się od tego czasu, udoskonalenia technik transformacji roślin i wielu prób modyfikacji sorgo, najwyższa skuteczność procesu wyniosła 4,28%.

Przełom dokonał się w 2014 roku, kiedy w procesie transformacji odmiany TX430 zastosowano specjalny szczep Agrobacterium AGL1 osiągając wydajność 33%! Zmodyfikowany protokół transformacji od razu znalazł zastosowanie w dalszych pracach. Wzorując się na Złotym Ryżu badacze postanowili przygotować alternatywę dla ludzi, których podstawę wyżywienia stanowi sorgo, zamieszkujących zwłaszcza pustynne i półpustynne strefy Afryki. Wieloletnie badania i zastosowanie metod biotechnologicznych zaowocowały uzyskaniem sorga wzbogaconego w składniki odżywcze: prowitaminę A (β-karoten), żelazo i cynk oraz o zwiększonej biodostępności białka. Zawartość β-karotenu zapewnia wg. autorów od 20–90% szacowanego średniego zapotrzebowania dla dzieci poniżej 3 roku życia, zaś linie o zwiększonej biodostępności żelaza i cynku zapewniają od 40 do 80% zapotrzebowania na żelazo i cynk. Obecnie trwają testy, które mają ocenić bezpieczeństwo biologiczne badanych linii. Jeśli rośliny przejdą je pomyślnie, sorgo będzie mogło być siane i wykorzystywane na cele spożywcze. Miejmy nadzieje, że upór i determinacja biotechnologów przyczyni się do poprawy żywienia mieszkańców Afryki.

Skomentuj. Jesteśmy ciekawi Twojej opinii!