基因工程工具可產(chǎn)生富含抗氧化劑的紫米

中國的研究人員已經(jīng)開發(fā)出一種基因工程方法，能夠同時提供許多基因并用它來制造水稻胚乳種子組織，為發(fā)育中的植物胚胎提供營養(yǎng) - 產(chǎn)生高水平的抗氧化劑增強(qiáng)色素，稱為花青素。由此產(chǎn)生的紫色胚乳大米具有降低某些癌癥，心血管疾病，糖尿病和其他慢性疾病風(fēng)險的潛力。這項工作將于6月27日出現(xiàn)在Molecular Plant雜志上。

“我們開發(fā)了一種高效，易于使用的轉(zhuǎn)基因堆疊系統(tǒng)，稱為TransGene Stacking II，可以在單一載體中組裝大量基因用于植物轉(zhuǎn)化，”華南地區(qū)的高級研究作者劉耀光說。農(nóng)業(yè)大學(xué)。“我們設(shè)想這種載體系統(tǒng)在合成生物學(xué)和代謝工程這個時代將有許多潛在的應(yīng)用。”

迄今為止，已經(jīng)使用基因工程方法來開發(fā)富含β-胡蘿卜素和葉酸的水稻，而不是花青素。盡管這些促進(jìn)健康的化合物在一些黑色和紅色水稻品種中天然豐富，但它們在拋光的米粒中不存在，因為去除了稻殼，麩皮和胚芽，僅留下胚乳。

之前在水稻中設(shè)計花色素苷的嘗試失敗了，因為潛在的生物合成途徑非常復(fù)雜，并且難以有效地將許多基因轉(zhuǎn)移到植物中。

為了應(yīng)對這一挑戰(zhàn)，劉和他的同事們首先著手確定在水稻胚乳中設(shè)計花青素產(chǎn)生所需的基因。為此，他們分析了不同水稻品種中花青素途徑基因的序列，并確定了不產(chǎn)生花青素的粳稻和秈亞種的缺陷基因。

基于此分析，他們開發(fā)了一種轉(zhuǎn)基因堆積策略，用于在粳稻和秈稻品種的胚乳中特異性表達(dá)8種花色素苷途徑基因。得到的紫色胚乳米在胚乳中具有高的花色素苷水平和抗氧化活性。“這是在植物中設(shè)計如此復(fù)雜的代謝途徑的第一次證明，”劉說。

將來，這種轉(zhuǎn)基因堆疊載體系統(tǒng)可用于開發(fā)植物生物反應(yīng)器，用于生產(chǎn)許多其他重要營養(yǎng)素和藥用成分。就其自身而言，研究人員計劃評估紫色胚乳水稻作為生物強(qiáng)化食品的安全性，并且他們還將嘗試設(shè)計其他作物中花青素的生物合成以產(chǎn)生更多的紫色胚乳谷物。

“我們的研究提供了堆疊多個高效率的載體系統(tǒng)的基因合成生物學(xué)，并使其在工程復(fù)雜的生物合成途徑的潛在可行的胚乳的水稻和其他作物植物如玉米，小麥，大麥，”劉說。

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