Золотой рис — Википедия

Золотой и обыкновенный рис

«Золото́й рис» (англ. Golden rice) — проект генетической модификации риса посевного (Oryza sativa), благодаря которой в его зёрнах содержится бета-каротин. Зёрна такого риса имеют золотисто-жёлтый цвет. Это первая сельскохозяйственная культура, целенаправленно генетически модифицированная для улучшения пищевой ценности[1]. Предполагается, что «золотой рис» при массовом выращивании может значительно улучшить качество питания во многих странах третьего мира, где сейчас наблюдается дефицит витамина A, и снизить частоту вызываемых этим дефицитом заболеваний, прежде всего ксерофтальмии.

По состоянию на сентябрь 2023 года «золотой рис» нигде не допущен к практической культивации; особенно острая борьба вокруг его допуска на поля происходит на Филиппинах.

Генетически модифицированный «золотой рис» не следует путать с пропаренными перед шлифовкой зёрнами риса обычных сортов, которые до варки имеют желтоватый цвет и также иногда называются «золотым» или «золотистым» рисом.

Разработка и свойства[править | править код]

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[2]. Это приводит каждый год к 1—2 млн смертей, 500 тыс. случаев необратимой слепоты и миллионам случаев ксерофтальмии[3]. С 1990-х годов под эгидой ЮНИСЕФ реализуется международная программа прямого снабжения витамином А детей, беременных и кормящих матерей[4], которая позволила значительно сократить заболеваемость и смертность, связанные с дефицитом витамина А[5]. С 1991 по 2013 год средняя частота дефицита в странах с низким и средним уровнем доходов снизилась с 39% до 29%[6]. В то же время рис является ключевым источником питания в наиболее страдающих от дефицита странах, поэтому модификация риса выглядит более простым и менее затратным (в долгосрочной перспективе) решением, чем выдача витамина потребителям в виде пищевых добавок или введение в сельское хозяйство этих стран тех культур (например, моркови, шпината и манго), которые являются традиционными источниками каротиноидов[7][8].

Схема пути синтеза каротиноидов из геранилгеранила

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.

При создании «золотого риса» стояла задача добиться синтеза бета-каротина во внутренней части семени — эндосперме, который остаётся после шлифовки. (В обычном рисе бета-каротин используется в процессах фотосинтеза, поэтому синтезируется в листьях.) Впервые идея такой модификации была предложена ещё в 1984 году[9]. Для получения требуемого свойства использовались два гена: ген psy из нарцисса Narcissus pseudonarcissus, кодирующий фермент фитоенсинтазу[en], и ген crt1, взятый у почвенной бактерии Erwinia uredovora, продуктом экспрессии которого является фитоендесатураза[en]. Эти гены были помещены под управление промотора, специфического для эндосперма, так что они экспрессируются только в эндосперме[9].

Синтез начинается с превращения геранилгеранила дифосфата в фитоен[en] 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.

Разработку модификации начали в 1992 году Инго Потрикус[en] из Швейцарской высшей технической школы и Петер Байер[en] из Фрайбургского университета. Первое научное описание её результата появилось в журнале Science в 2000[10]. Первый вариант «золотого риса» вырабатывал в условиях теплицы до 1,6 мкг/г каротиноидов[10], а полевые испытания, проведённые в 2004 году в США, показали от 4 до 8 мкг/г[11]. Тем не менее этого было недостаточно для практического использования риса как источника витамина А, поэтому первый вариант считается лишь «подтверждением идеи»[12].

К 2005 году совместно со швейцарской биотехнологической компанией Syngenta ими была создана улучшенная разновидность, названная Golden Rice 2, в которой был использован ген фитоенсинтазы Zmpsy1 из кукурузы. Второе поколение золотого риса при выращивании в лабораторных условиях оказалось способно вырабатывать до 37 мкг/г каротиноидов, в том числе до 31 мкг/г бета-каротина[13]. Это значит, что для удовлетворения 60 % суточной потребности было бы достаточно 100—150 г варёных зёрен[14].

Внедрение и критика[править | править код]

Для первоначальной разработки модификации использовался американский сорт Kaybonnet, приспособленный для сравнительно умеренного климата. Достижение целей проекта, однако, требовало переноса её на сорта, используемые в странах Южной и Юго-Восточной Азии и соответствующие тропическому климату. На этом этапе основным разработчиком стал расположенный на Филиппинах Международный институт риса (IRRI). Для переноса использовался метод маркер-ассоциированного возвратного скрещивания (MABC) — особая стратегия скрещивания и отбора, при которой добиваются внедрения (интрогрессии) отдельных генов сорта-донора в целевой сорт[15][16]. Из шести полученных в Syngenta линий, отличающихся сайтом вставки целевых генов, для полевых испытаний сначала была взята GR2R, особенно хорошо показавшая себя в лабораторных условиях[17]. Однако в дальнейшем выяснилось, что в ней вставка целевой генетической последовательности нарушила работу гена OsAux1, кодирующего белок — транспортёр ауксинов, и привела к ухудшению роста и развития растений. В результате наиболее перспективной была признана линия GR2E, содержащая единственную копию вставленной генетической последовательности. В качестве целевых использовались сорта Rc82, один из самых популярных на Филиппинах в начале 2000-х гг., и IR64, известный с 1985 года и успевший хорошо себя зарекомендовать[18][19], а также бангладешский BR29. Полученные в 2015—2016 гг. линии показали практически неотличимые от исходных сортов агрономические качества, однако содержание каротиноидов в большинстве из них составляло лишь от 5 до 12 мкг/г[20]. По оценкам разработчиков, сделанным на основе статистики потребления риса в Бангладеш и Филиппинах, замена всего риса в диете детей на «золотой» сможет обеспечить от 40% до 80% рекомендуемой суточной нормы бета-каротина[21].

Права на модификацию после разработки SGR2 отошли к Syngenta, однако гуманитарный совет проекта Golden Rice сохранил право сублицензирования исследовательских организаций в развивающихся странах[12]. Эта безвозмездная лицензия включает патенты, принадлежащие разным биотехнологическим компаниям[22], и освобождает от лицензионных отчислений фермеров с доходом менее 10 тыс. долларов США в год, а также разрешает использовать выращенный урожай для посева, но запрещает отправлять его на экспорт[12].

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[23]. Для ответа на подобные вопросы проводились соответствующие исследования. Так, в 2006 году Университет Небраски показал отсутствие аллергических реакций на белки — продукты вставленных генов[24]. В 2008 году эксперимент на добровольцах показал, что каротин «золотого риса» эффективно перерабатывается в витамин А организмом человека и не теряется при варке[25]. 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[14].

Значимой проблемой, как и для некоторых других сельскохозяйственных культур, является снижение содержания каротиноидов при хранении: показано, что за первые несколько недель оно падает в несколько раз, а затем стабилизируется[26]. Проводились эксперименты по снижению темпов деградации каротиноидов в собранном зерне за счёт подавления фермента липоксигеназы[27].

Противниками высказываются и универсальные опасения насчёт ГМО, такие как возможность переопыления с обычными сортами и неизвестные отдалённые последствия[23][28]. Большие трудности вызывают негативные коннотации самого понятия ГМО, распространившиеся в обществе с 1990-х гг.: по сообщениям участников проекта, фермеры и диетологи резко меняли интерес к «золотому рису» на отторжение, услышав этот термин[17]. Другие авторы отмечают, что новый тип риса должен ещё выдержать коммерческую конкуренцию с обычными сортами среди фермеров, которые сами могут и не страдать от дефицита витамина A, а между тем склонны часто менять выращиваемые сорта риса[29].

Кроме технических и законодательных трудностей, внедрение «золотого риса» сталкивается и с открытым противодействием. Так, в августе 2013 года группа филиппинских радикальных активистов разорила одно из экспериментальных полей[30]. Против «золотого риса» продолжает активно выступать Greenpeace: в организации считают, что его создателям нужна «пропаганда, показывающая нужду в ГМ-культурах»[31][32]. В 2016 году более сотни лауреатов Нобелевской премии подписались под открытым письмом, призывающим Greenpeace прекратить кампанию против генетически модифицированных организмов вообще и золотого риса в частности; представительница организации отвергла обвинение в препятствовании золотому рису и назвала его «провальным решением» и «чем-то вообще не существующим», в свою очередь обвинив корпорации в стремлении проложить путь для более прибыльных ГМ-культур[33][28].

В 2018 году регуляторные органы Австралии, Новой Зеландии, Канады и США признали «золотой рис» GR2E безопасным для потребления; отмечено, что его пищевая ценность, за исключением повышенного уровня каротиноидов, не отличается от обычных сортов[34][35][36]. В 2019 году последовало аналогичное решение правительства Филиппин.

В 2021 году Министерство сельского хозяйства Филиппин первым в мире допустило «золотой рис» (под новым названием Malusog 1 — таг. «здоровый, благополучный» ) к коммерческой культивации[37], и осенью следующего года в провинции Антике был собран пробный урожай в 67 тонн[38]. Однако в апреле 2023 года Верховный суд Филиппин удовлетворил протест местной антиГМО-организации MASIPAG и филиппинского отделения Greenpeace, обязав власти страны отозвать разрешение. Таким образом, там снова оказалась запрещена культивация и продажа «золотого риса», хотя, например, управление питания города Вирак всё равно включило его в муниципальную программу улучшения детского питания, имея в виду уже собранные запасы[39][40].

Заявка Бангладешского института изучения риса (BRRI) на допуск «золотого риса» к выращиванию находится на рассмотрении местного комитета по биобезопасности с 2017 года. По крайней мере две неправительственные организации (Федерация сельскохозяйственного труда и Национальная ассоциация женщин-фермеров и сельхозработниц) призывали к полному его запрету[41].

См. также[править | править код]

Примечания[править | править код]

  1. ↑ Десять тысячелетий агробиотехнологии Архивная копия от 14 июля 2014 на Wayback Machine. — Интернет-журнал «Коммерческая биотехнология», 2006.
  2. ↑ Global prevalence of vitamin A deficiency in populations at risk 1995—2005 Архивная копия от 7 сентября 2013 на Wayback Machine. — World Health Organization, 2009.
  3. ↑ Vitamin A deficiency and attributable mortality among under-5-year-olds Архивная копия от 14 мая 2011 на Wayback Machine. — World Health Organization , 1992.
  4. ↑ Vitamin A Supplementation: A Decade of Progress Архивная копия от 8 февраля 2015 на Wayback Machine. — UNICEF, 2007.
  5. ↑ Vitamin A supplements for preventing mortality, illness, and blindness in children aged under 5: systematic review and meta-analysis. — BMJ, 2011 Архивная копия от 11 марта 2015 на Wayback Machine
  6. ↑ Wu et al., 2021, p. 2.
  7. ↑ Eisenstein, 2014, p. 55,57.
  8. ↑ Schaub et al., 2017, p. 6588.
  9. ↑ 1 2 Martin Enserink. Tough Lessons From Golden Rice (англ.). Foundation for Biotechnology Awareness and Education (2008). Дата обращения: 17 сентября 2023.Архивная копия от 6 ноября 2017 на Wayback Machine
  10. ↑ 1 2 Xudong Ye, Salim Al-Babili, Andreas Klöti, Jing Zhang, Paola Lucca, Peter Beyer, and Ingo Potrykus. Engineering the Provitamin A (β-Carotene) Biosynthetic Pathway into (Carotenoid-Free) Rice Endosperm (англ.) // Science. — 2000. — 14 January (vol. 287, no. 5451). — P. 303—305. — doi:10.1126/science.287.5451.3. Архивная копия от 23 апреля 2012 на Wayback Machine
  11. ↑ Golden Rice — the Partitioning of Influence Архивная копия от 24 сентября 2015 на Wayback Machine. — 9th ICABR International Conference on Agricultural Biotechnology, 2005.
  12. ↑ 1 2 3 Golden Rice Licensing Arrangements Архивная копия от 8 февраля 2015 на Wayback Machine. — Golden Rice Project.
  13. ↑ Improving the nutritional value of Golden Rice through increased pro-vitamin A content Архивная копия от 26 сентября 2011 на Wayback Machine. — Nature Biotechnology, 2005.
  14. ↑ 1 2 β-Carotene in Golden Rice is as good as β-carotene in oil at providing vitamin A to children Архивная копия от 8 сентября 2012 на Wayback Machine. — The American Journal of Clinical Nutrition, 2012.
  15. ↑ Swamy et al., 2021, p. 1—2.
  16. ↑ Patrick Byrne, Kelley Richardson. Marker-assisted backcrossing for a single gene (англ.). Plant and Soil Sciences eLibrary. University of Nebraska–Lincoln. Дата обращения: 11 августа 2023.
  17. ↑ 1 2 Eisenstein, 2014, p. 56.
  18. ↑ Glover et al., 2020, p. 4—5.
  19. ↑ IR64: the world’s ‘mega’ rice (англ.). CGIAR. Дата обращения: 13 июля 2023.
  20. ↑ Swamy et al., 2021, p. 6—8.
  21. ↑ Swamy et al., 2019, p. 7991—7992.
  22. ↑ Royalty-free licenses for genetically modified rice made available to developing countries Архивная копия от 12 ноября 2020 на Wayback Machine. — Bulletin of the World Health Organization, 2000.
  23. ↑ 1 2 All That Glitters is Not Gold: False Hope for Golden Rice Архивная копия от 1 августа 2013 на Wayback Machine. — Greenpeace, 2005.
  24. ↑ Bioinformatic Analysis of Proteins in Golden Rice 2 to Assess Potential Allergenic Cross-Reactivity Архивная копия от 23 октября 2012 на Wayback Machine. — University of Nebraska, 2006.
  25. ↑ Guangwen Tang, Jian Qin, Gregory G Dolnikowski, Robert M Russell, and Michael A Grusak. Golden Rice is an effective source of vitamin A (англ.) // American Journal of Clinical Nutrition. — 2009. — Vol. 89. — P. 1776—1783. Архивная копия от 3 декабря 2012 на Wayback Machine
  26. ↑ Schaub et al., 2017, p. 6592.
  27. ↑ Dipak Gayen, Nusrat Ali, Sailendra Nath Sarkar, Swapan K Datta, Karabi Datta. Down-regulation of lipoxygenase gene reduces degradation of carotenoids of golden rice during storage (англ.) // Planta. — 2015. — July. — doi:10.1007/s00425-015-2314-4.
  28. ↑ 1 2 Wu et al., 2021, p. 3.
  29. ↑ Glover et al., 2020, p. 12—13.
  30. ↑ The True Story About Who Destroyed a Genetically Modified Rice Crop Архивная копия от 17 октября 2013 на Wayback Machine. — Mark Lynas, 2013.
  31. ↑ 'Golden' rice Архивная копия от 4 февраля 2015 на Wayback Machine. Greenpeace International.
  32. ↑ Eisenstein, 2014, p. 57.
  33. ↑ Joel Achenbach. 107 Nobel laureates sign letter blasting Greenpeace over GMOs (англ.). Washington Post (30 июня 2016). Дата обращения: 9 сентября 2023.
  34. ↑ Golden Rice Gets Approval from US FDA (англ.). ISAAA (30 мая 2018). Дата обращения: 24 августа 2023.
  35. ↑ Provitamin A Biofortified Rice Event GR2E (Golden Rice) (англ.). Government of Canada (16 марта 2018). Дата обращения: 24 августа 2023.
  36. ↑ Carrie McMahon. Biotechnology Notification File No. 000158 (англ.). US FDA (8 мая 2018). Дата обращения: 24 августа 2023.
  37. ↑ Philippines approves GMO 'golden rice' for commercial production (англ.). France 24 (23 июля 2021). Дата обращения: 7 июня 2023.
  38. ↑ Peter Rüegg. The seeds have germinated (англ.). ETH Zürich (28 ноября 2022). Дата обращения: 7 июня 2023.
  39. ↑ Neil Jayson Servallos. SC issues writ vs GMO golden rice, eggplant (англ.). The Philippine Star (20 апреля 2023). Дата обращения: 7 июня 2023.
  40. ↑ Mavic Conde, Maria Stich. Gentechnik gegen Unterernährung: Hält Golden Rice, was er verspricht? (нем.). Perspective Daily (1 сентября 2023). Дата обращения: 9 сентября 2023.
  41. ↑ The issue of golden rice (англ.). The Financial Express (31 июля 2021). Дата обращения: 1 сентября 2023.

Литература[править | править код]

Ссылки[править | править код]

Источник — https://ru.wikipedia.org/w/index.php?title=Золотой_рис&oldid=133605973