Nyfunna gener styr potatisknölars gifthalt

Om potatis under skörd eller lagring utsätts för mekanisk skada eller ljusexponering, ökar produktionen av de giftiga ämnena glykoalkaloider (solaniner). Sådana stressade knölar kan efter konsumtion ge upphov till olika förgiftningssymptom. Nurun Nahar har i sitt doktorsarbete vid SLU nu identifierat de gener som styr denna giftökning, vilket kan komma att få betydelse för framtida potatisförädling.

Glykoalkaloider är giftiga föreningar som förekommer naturligt inom växtfamiljen potatisväxter (Solanaceae). De vanligaste glykoalkaloiderna i odlade potatissorter är alfa-solanin och alfa-chakonin. De förekommer i hela växten, och ibland i så höga halter att knölarna blir otjänliga, eller till och med farliga, som föda.

Halten av glykoalkaloider varierar mellan olika potatissorter, men kan också ökas av olika stressförhållanden som t.ex. skada och ljusexponering. Om knölen har varit utsatt för ljus bildas också grönt klorofyll. Denna grönfärgning är i sig ofarlig, men innebär att glykoalkaloider kan ha bildats, och grön potatis bör därför undvikas som föda. Symptom på glykoalkaloidförgiftning är diarré, huvudvärk och kräkningar, men allvarligare symptom kan också uppträda.

För en god livsmedelssäkerhet rekommenderar Livsmedelsverket en högsta halt i matpotatis på 200 mg glykoalkaloider per kg friskvikt. Tyvärr överskrids ibland dessa halter, och exempelvis ingår den tidigare populära sorten ’Magnum Bonum’ inte längre i sortlistan på grund av dess tendens att bilda höga halter av glykoalkaloider.

Glykoalkaloider betyder alltså mycket för potatisens kvalitet som livsmedel, men man har hittills inte haft klart för sig hur de bildas, eller varför en del potatissorter har högre halter av de giftiga ämnena än andra.

Nurun Nahar har nu i sitt doktorsarbete vid institutionen för växtbiologi och skogsgenetik, SLU, sökt identifiera gener och enzymer som ingår i bildandet av glykoalkaloider. Hon har studerat hur aktiviteten av ca 15 000 gener varierar i knölar från ’King Edward’ och ’Bintje’; två potatissorter som hon visat har en hög respektive låg grad av stressinducerad glykoalkaloidbildning. Knölarna utsattes för stress i form av mekaniska skador eller belysning.
Resultaten visar att både skada och ljusexponering aktiverar ett antal gener bland annat i bildandet av steroler, föreningar som finns i cellmembran hos alla djur och växter, och som tidigare antagits vara förstadium till glykoalkaloider. Sterolhalt och sterolsammansättning visades ändra sig efter stress, och framför allt hade en ökning av sterolen kolesterol ett samband med högre halter av glykoalkaloider. Med masspektrometrisk analys kunde hon sedan visa att kolesterol verkligen utgör ett biokemiskt förstadium till glykoalkaloider.
Nurun Nahar visade också att ett antal av de identifierade generna aktiverades klart starkare i ’King Edward’, dvs. den potatissort som snabbast bildade glykoalkaloider. Dessa gener kan därför antas spela en väsentlig roll i potatisens ökade syntes av glykoalkaloider efter stress. När hon minskade aktiviteten av en av dessa gener till en tiondel så minskade halten glykoalkaloider signifikant, både i stressade och i icke-stressade knölar.

– Den ökade bildningen av glykoalkaloider som sker i potatisknölar efter både skador och ljusexponering beror alltså på ökad aktivitet av ett fåtal nyckelgener, säger Nurun Nahar, och ökningen skiljer sig från en potatissort till en annan. Det här är något som kan komma till användning när matpotatis förädlas så att livsmedelskvaliteten på sikt kan förbättras.
——————————
MSc Nurun Nahar, Institutionen för växtbiologi och skogsgenetik, SLU, försvarar sin doktorsavhandling med titeln ”Regulation of sterol and glycoalkaloid biosynthesis in potato (Solanum tuberosum L.) – Identification of key genes and enzymatic steps”. Disputationen avser filosofie doktorsexamen.

Tid: Fredagen den 18 mars 2011, klockan 09.00
Plats: Genetikcentrums aula, Ultuna

Opponent: Professor Stefan Jansson, Institutionen för fysiologisk botanik, Umeå universitet
Mer information

Nurun Nahar, nurun.nahar@slu.se, 018-67 32 41. Hemort: Uppsala
Folke Sitbon, folke.sitbon@slu.se, 018-67 32 43 (handledare vid inst. för växtfysiologi och skogsgenetik, SLU.)
Avhandlingen,  

SLU:s vision är att vara världsledande inom Life Science. Detta blir möjligt genom hög kvalitet och kreativitet inom forskning och utbildning, nyskapande och tongivande miljöanalys, samt att vara en innovativ partner för de gröna näringarna.