抗虫不误好营养!上海科学家解析棉酚生物合成途径,破译更多棉花基因“密码

2018-06-06 18:59 来源:www.ititt.com

  图说:棉酚等在棉花腺体中大量积累 中科院植物生理生态研究所供图

  新民晚报讯(记者 董纯蕾)既要棉花不怕虫,又要种子营养好,可以两全其美吗?上海科学家的最新研究成果,给出了肯定回答!中科院分子植物科学卓越创新中心/植物生理生态研究所陈晓亚研究组,成功解析了其中关键角色——棉酚的生物合成途径。

  破译了这些关于棉花的“天然密码”,意味着未来可以采用基因工程的技术手段,打造棉花界的“创收达人”——在不影响棉花生长抗虫害的前提下,令棉籽中棉酚含量特别低的特种棉。如此一来,可从棉籽中提取的油脂和植物蛋白等资源日益丰富,无疑能为我国棉花产业增效增收。

  棉花是地球上最重要的经济作物之一。据统计,目前全世界有超过80个国家种植棉花。中国则是最大的原棉生产国和消费国,直接从事棉纺及相关行业的人员便有2000多万,间接就业人员多达1亿。

  众所周知,棉花中的棉纤维,也就是俗称的“皮棉”,是纺织工业主要的天然原料。然而,你可能不知道的是,采收下来的籽棉中,棉纤维的重量仅占40%左右,剩余60%都是轧花后留下的棉籽(即棉花的种子)。这是棉花生产重要的副产品,富含蛋白质和油脂等营养成分,经过工业精炼提取的棉籽油是重要的食用植物油之一,棉籽蛋白、棉粕、棉籽壳则是饲料、食用菌培养基的重要原料。据统计,我国年产棉籽约600万吨,含约150万吨棉籽蛋白,100万吨棉籽油。然而,这一宝贵资源至今未得到充分利用。这又是何故?原来,问题出在棉花体内的一种次生代谢产物——棉酚身上。棉酚,在棉作物地上部分的腺体和根的表皮层中大量积累,肩负着保护植物抵御病菌侵染和虫、鼠取食的重要使命。然而,成也萧何,败也萧何。棉酚对人体和许多动物具有毒性,棉籽中棉酚含量很高,需要经过复杂工艺才能脱毒,由此妨碍它们作为重要油料和饲料原料的广泛应用。

  陈晓亚院士领衔的研究组,分离鉴定了棉酚生物合成途径中4个新的酶基因,确定了它们的功能,从而将棉酚的生物合成途径朝前推进了四个反应步骤。科学家还从基因组水平上解释了棉酚生物合成途径演化的基础,发现了中间产物的生理活性及其调控机制。“既阐明了棉酚的抗虫机理,又使其在棉籽中含量降低的改造成为可能。”陈晓亚解释说。北京时间今天,国际著名学术期刊《美国科学院院报》(PNAS)在线发表了这一研究成果。

  据介绍,陈晓亚研究组多年来致力于棉纤维发育调控的分子机制、棉酚生物合成途径等聚焦棉花产业的基础研究,已取得了一系列具有国际影响力的科研成果。棉花优质高产,棉副产品也增产增值,如此双管齐下的美好前景,令人期盼!

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