Золотой рис

Золотой и обыкновенный рис

«Золото́й рис» (англ. Golden rice) — генетически модифицированный сорт риса (Oryza sativa), в зёрнах которого содержится большое количество бета-каротина. Зёрна такого риса имеют золотисто-жёлтый цвет. Это первая сельскохозяйственная культура, генетически модифицированная для улучшения пищевой ценности^[1]. Предполагается, что «золотой рис» позволит значительно улучшить качество питания во многих странах «третьего мира», где сейчас наблюдается дефицит витамина A.

В организме человека витамин А (ретинол) производится из бета-каротина, который обычно поступает с растительной пищей. Ретинол, как и некоторые другие витамины, – жирорастворимое соединение, поэтому для его усвоения требуются жиры.

Научное описание нового сорта появилось в журнале Science в 2000 г.^[2] Разработкой занимались И. Потрикус из Швейцарской высшей технической школы и П. Бейер из университета Фрайбурга. В 2005 году биотехнологической компанией Syngenta была создана улучшенная разновидность, названная Golden Rice 2, в которой содержание бета-каротина повышено в 23 раза по сравнению с первым вариантом. Однако пока ни одна разновидность «золотого риса» не доступна для употребления в пищу^[3].

Разработка и свойства

Схема пути синтеза каротиноидов из геранилгеранила

При создании «золотого риса» стояла задача добиться синтеза в съедобной части растения — эндосперме — бета-каротина, биохимического предшественника витамина А. В обычном рисе бета-каротин используется в процессах фотосинтеза, поэтому синтезируется в листьях. Для модификации использовались два гена: ген psy из нарцисса Narcissus pseudonarcissus, кодирующий фермент фитоенсинтазу, и ген crt1, взятый у почвенной бактерии Erwinia uredovora, продуктом экспрессии которого является фитоендесатураза. Эти гены были помещены под управление промотора, специфического для эндосперма, так что они экспрессируются только в эндосперме.

Синтез начинается с превращения геранилгеранила дифосфата в фитоен с участием фитоенсинтазы. Затем фитоендесатураза превращает фитоен в ликопин, причём, в отличие от аналогичных растительных ферментов, катализирует сразу несколько стадий этого превращения. На последнем этапе ликопинциклаза превращает ликопин в каротин.

Первый вариант «золотого риса» получил обозначение SGR1. В условиях теплицы он вырабатывал до 1,6 мкг/г каротиноидов^[2], а полевые испытания, проведённые в 2004 году, показали значительно большие значения. Тем временем другая группа учёных подготовила новый вариант, обозначенный SGR2. Второе поколение золотого риса, в котором был использован ген фитоенсинтазы из кукурузы, оказалось способно вырабатывать до 37 мкг/г каротиноидов, в том числе до 31 мкг/г бета-каротина^[4]. Это значит, что для удовлетворения 60 % суточной потребности достаточно 100—150 г варёного риса^[5].

Внедрение и критика

Распространение гиповитаминоза А в мире. Красным показаны наиболее страдающие страны, зелёным — наименее страдающие. Голубой цвет означает отсутствие данных

Целью разработки «золотого риса» является борьба с дефицитом витамина А, распространённым во многих развивающихся странах, особенно в Африке, Южной и Юго-Восточной Азии. По оценкам ВОЗ, в 2005 году гиповитаминозом А страдали около 190 млн детей и 19 млн беременных женщин в 122 странах^[6]. Это приводит каждый год к 1—2 млн смертей, 500 тыс. случаев необратимой слепоты и миллионам случаев ксерофтальмии^[7]. Существующие программы снабжения детей витамином А не справляются с проблемой. В то же время рис является ключевым источником питания в наиболее страдающих от дефицита странах, поэтому модификация риса выглядит более простым и менее затратным решением, чем непосредственное введение витамина каждому ребёнку или введение в сельское хозяйство этих стран таких культур (например, моркови и шпината), которые являются традиционными источниками каротиноидов.

Противники внедрения золотого риса (в том числе организация Greenpeace) высказывали сомнения в его безопасности, а также в эффективности его использования. В частности, предполагалось, что каротин может теряться при термической обработке; кроме того, критики обращали внимание на необходимость потребления цинка и достаточного количества жиров для синтеза витамина А^[8]. Для ответа на эти вопросы проводились соответствующие исследования. Так, в 2006 году Университет Небраски показал отсутствие аллергических реакций на белки — продукты вставленных генов^[9]. В 2009 году эксперимент на добровольцах показал, что каротин «золотого риса» эффективно перерабатывается в витамин А организмом человека^[10]. Ещё одно исследование, опубликованное в 2012 году, подтвердило, что бета-каротин из золотого риса усваивается с той же эффективностью, что и чистый бета-каротин, растворённый в масле, и с большей эффективностью, чем каротин из шпината^[5]. Кроме указанных, высказываются опасения, относящиеся и к другим ГМО, такие как возможность переопыления с обычными сортами и неизвестные отдалённые последствия^[8].

Хотя ещё в 2000 году была достигнута договорённость с компаниями — владельцами патентов — о предоставлении развивающимся странам безвозмездных лицензий на выращивание нового риса^[11], он до сих пор не допущен к коммерческому культивированию. Предполагается, что в 2013 году такое разрешение дадут Филиппины, а в 2015 году — Бангладеш ^[12].

Ссылки

• Golden Rice Project (англ.)

См. также

• Исследования безопасности генетически модифицированных организмов

Примечания

1. ↑ Десять тысячелетий агробиотехнологии. — Интернет-журнал «Коммерческая биотехнология», 2006.
2. ↑ ^{1 2} Engineering the Provitamin A (β-Carotene) Biosynthetic Pathway into (Carotenoid-Free) Rice Endosperm. — Science, 2000.
3. ↑ Tough Lessons From Golden Rice. — Foundation for Biotechnology Awareness and Education, 2009.
4. ↑ Improving the nutritional value of Golden Rice through increased pro-vitamin A content. — Nature Biotechnology, 2005.
5. ↑ ^{1 2} β-Carotene in Golden Rice is as good as β-carotene in oil at providing vitamin A to children. — The American Journal of Clinical Nutrition, 2012.
6. ↑ Global prevalence of vitamin A deficiency in populations at risk 1995–2005. — World Health Organization, 2009.
7. ↑ Vitamin A deficiency and attributable mortality among under-5-year-olds. — World Health Organization , 1992.
8. ↑ ^{1 2} All That Glitters is Not Gold: False Hope for Golden Rice. — Greenpeace, 2005.
9. ↑ Bioinformatic Analysis of Proteins in Golden Rice 2 to Assess Potential Allergenic Cross-Reactivity. — University of Nebraska, 2006.
10. ↑ Golden Rice is an effective source of vitamin A. — American Journal of Clinical Nutrition, 2009.
11. ↑ Royalty-free licenses for genetically modified rice made available to developing countries. — Bulletin of the World Health Organization, 2000.
12. ↑ Grants aim to fight malnutrition. — Nature News, 2011.