13 év után végre feltárták a búza genomját, így van esély, hogy nem halunk éhen 2050-re

Az egyik legalapvetőbb élelmiszer, a búza teljes genetikai állományát sikerült feltárnia egy nemzetközi kutatócsoportnak. A Science folyóiratban most közzétett tanulmányból az is kiderül, hogy elkészítették a kenyérbúza referencia-allergiatérképét, vagyis megállapították a lisztérzékenység és a búzaallergia kialakulásáért felelős fehérjék pontos számát és kromoszómiapozícióját.

Ez elsősorban az olyan búzafajták nemesítését segítheti elő, amelyekből csökkent allergéntartalmú ételek készülhetnek. „Ha ismerjük ezeket a fehérjéket, és értjük a kenyérbúzára jellemző genetikai változatosságot, illetve a növényre hatást gyakorló környezeti tényezők szerepét, akkor segíteni tudjuk a nemesítőket és az élelmiszeripart olyan alapanyagok és élelmiszerek előállításában, amelyeket majd azok is fogyaszthatnak, akiknek egyébként tartózkodniuk kellene a búzaalapú élelmiszerek fogyasztásától” – mondta a tanulmány egyik vezető szerzője, Juhász Angéla, az ausztrál Murdoch Egyetem és az MTA ATK Mezőgazdasági Intézet Alkalmazott Genomikai Osztály kutatója.

A Science 2018. augsztus 17-i címlapjaFotó: Science

A búza ötször bonyolultabb az embernél

A három alapvető gabona közül már csak a búza genomjának feltárása volt hátra – a rizsét 2002-ben, a kukoricáét 2009-ben szekvenálták. A késedelem oka, hogy míg a rizs (Oryza sativa) 466 millió, a kukorica (Zea mays) pedig 2,3 milliárd DNS-bázispárt tartalmazó genommal rendelkezik, addig azok száma a búza (Triticum aestivum) esetében 16 milliárd. Vagyis a búza genomja több mint ötször nagyobb a 3 milliárd bázispárból álló emberi genomnál is.

A liszthez és a búzához kötődő allergiás megbetegedések nem gyógyíthatók, ezekre jelenleg az egyetlen megoldás, ha az ember kerüli a búza-, rozs- és árpatartalmú ételeket, vagyis gluténmentes étrendet követ. A leggyakoribb betegségek között van a felnőttkorra az esetek többségében eltűnő, de a gyerekek közel fél százalékát érintő búzaallergia és az egyik leggyakoribb foglalkozási megbetegedés, a liszt belélegzése által okozott pékasztma is. Ám a legelterjedtebb kapcsolódó betegség a világ népességének körülbelül 1 százalékát érintő lisztérzékenység.

A lisztérzékenység autoimmun betegség, az ebben szenvedők immunrendszere nem tolerál egyes fehérjéket, így például a búzában található glutén (vagy sikér) alkotóelemeit, a gliadinokat és a gluteineket. Ezeket az emésztőenzimek nem bontják le megfelelően, így nem aktiválódik az immunrendszer, helyi gyulladások alakulnak ki a vékonybélben, károsodik a bélnyálkahártya, elpusztulnak a bélbolyhok, és a szervezet kevesebb tápanyagot, ásványi sót és vitamint tud hasznosítani.

Jöhet a lisztérzékenyek kenyere

A fehérjék mennyiségének és pozíciójának azonosítása mellett a környezeti hatások felmérése is fontos eleme volt a több mint 2400 tagú Nemzetközi Búzagenom-szekvenáló Konzorcium (IWGSC) által 13 éven keresztül végzett, rendszerbiológusok és gasztroenterológusok bevonásával végzett kutatásnak. Kiderült például, hogy ha a tenyészidőszak végén hűvösebbre fordul az időjárás, akkor a pékasztmával és ételallergiával összefüggésbe hozható fehérjék koncentrációja emelkedik meg, ha viszont virágzás alatt hőstressz éri a kenyérbúzát, akkor a lisztérzékenységhez kapcsolódó fehérjék száma emelkedik.

A pékek és a fogyasztók egyszerre lélegezhetnek felFotó: Christophe Di Pascale/Photononstop

Most, hogy ismertté vált az immunreaktív fehérjeszakaszok fehérjén belüli pozíciója és a fehérjéket kódoló gének kromoszómán belüli elhelyezkedése, lehetőség nyílik a csökkentett allergén- és antigéntartalmú búzafajták azonosítására, nemesítésére – írja a Magyar Tudományos Akadémia. Ez azt jelenti, hogy genomszerkesztési módszerekkel el lehet távolítani a megbetegedéseket kiváltó szakaszokat anélkül, hogy sérülnének a fehérjék egyéb, a búzanövény élettani folyamataiban vagy funkcionális tulajdonságaiban betöltött szerepei.

Vagyis fel lehet készülni a liszt- és búzaérzékenyek által is fogyasztható, de teljes értékű kenyérre.

Sokkal több búzára van szükség, és még a klímaváltozáshoz is alkalmazkodni kell

Az ENSZ Élelmezési és Mezőgazdasági Szervezetének (FAO) becslése szerint 2050-ig 60 százalékkal kellene növelni a világ búzatermesztésének mértékét, hogy az addigra nagyjából 9,6 milliárdosra emelkedő populációt el tudja látni.

A FAO legutóbbi, 2016-os adatai szerint a búza jelenleg a második legnagyobb mennyiségben termelt gabona, az egész világon közel 750 millió tonnát állítanak elő belőle, míg a kukoricából több mint 1 milliárd tonnát takarítanak be évente. Az elfoglalt termőföldek területét tekintve azonban a búzáé az első hely: több mint 200 millió hektáron terülnek el a világ búzamezői, a kukoricaföldek ezzel szemben 180-190 millió hektárt foglalnak el.

A Nemzetközi Kukorica- és Búzafejlesztési Központ (CIMMYT) évtizedek óta dolgozik a klímaváltozáshoz alkalmazkodó gabonanemesítési technikákon – a forró, száraz időjárás miatt egyre inkább olyan gabonafajtákra van szükség, amelyek kevés vizet igényelnek és bírják a hőséget. Az ilyen búzafajták megalkotásához került most közelebb az emberiség. A genetikai térképnek köszönhetően már nem kell a sötétben tapogatózni a szerkesztendő gének azonosításánál.

Genomikával foglalkozó további cikkek a Qubiten: