科学家开发生物强化大米以应对营养缺乏

UNIGE 的一个团队与苏黎世联邦理工学院和国立中央大学共同开发了一种提高了维生素 B1 含量的大米品种。

维生素B1是人类必需的微量营养素。它的缺乏是许多神经和心血管系统疾病的原因。日内瓦大学 (UNIGE) 的研究人员与苏黎世联邦理工学院和国立中兴大学 (NCHU) 的团队合作，在对抗维生素 B1 缺乏症方面取得了重大进展，这种缺乏症通常与以大米为主的饮食有关。

通过专门针对稻谷的营养组织，科学家们成功地显着提高了稻谷维生素 B1 的含量，同时又不影响农业产量。这些结果发表在《植物生物技术杂志》上，可能有助于解决以大米为主食的地区的一个重大公共卫生问题。

大多数维生素不能由人体产生，必须由饮食提供。当饮食多样化时，通常可以满足维生素的需求。但在以大米等谷物为主要甚至唯一食物来源的人群中，营养缺乏现象很常见。维生素 B1(硫胺素)尤其如此，缺乏维生素 B1 会导致多种神经和心血管疾病，例如脚气病。

大米中的维生素B1在加工过程中流失

水稻是世界上一半人口的主要作物，特别是在亚洲、南美洲和非洲的热带国家。米粒的维生素 B1 含量较低，抛光(即通过磨碎外​​围层去除麸皮)等加工步骤会进一步降低维生素 B1 的含量，导致 90% 的维生素 B1 含量被带走。因此，这种做法进一步加剧了慢性缺陷。

UNIGE理学院植物科学系正教授Teresa Fitzpatrick的实验室专门研究植物中维生素的生物合成和降解途径。她的团队与苏黎世联邦理工学院和国立中央大学的团队合作，致力于提高稻米胚乳中维生素 B1 的含量，胚乳是构成种子主体的滋养组织，因此也是构成食用物质的主体。

“其他团队之前的生物强化尝试已成功提高了叶子和麸皮(米粒外层)的维生素 B1 含量，但未能提高即食米粒的维生素 B1 含量。在我们的研究中，我们专门针对胚乳中维生素 B1 含量的增加，”该研究的第一作者 Teresa Fitzpatrick 解释道。

科学家培育出表达一种基因的水稻品系，该基因以受控方式在胚乳组织中隔离维生素 B1。在温室中生长、收割和抛光米粒后，他们发现这些品系的米粒中维生素 B1 的含量有所增加。

有前途的实验作物

然后将这些品系播种在的试验田中并生长数年。从农艺角度来看，改性和未改性水稻植物的分析特征是相同的。株高、单株茎数、粒重和肥力均具有可比性。

另一方面，在经过改良的品系中，经过抛光阶段后，米粒中的维生素 B1 水平增加了 3 至 4 倍。因此，这种修饰可以在不影响产量的情况下积累维生素 B1。

“大多数此类研究都是在温室种植的作物上进行的。事实上，我们已经能够在真实的田间条件下种植我们的品系，修饰基因的表达随着时间的推移保持稳定，不会影响任何农艺特性，非常有前途。”苏黎世联邦理工学院名誉教授、国立中兴大学杰出讲席教授兼玉山研究员 Wilhelm Gruissem 说道。

一碗 300 克的稻米可提供成人维生素 B1 每日推荐摄入量的约三分之一。实现维生素 B1 生物强化植物目标的下一步将是在商业品种中采用这种方法。然而，在种植这些植物之前，必须采取与基因工程生物强化相关的监管措施。