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Nat Biotechnol:外国学者找到新型油料作物

摘要 : 2017年4月13日,国际学术权威刊物自然出版集团旗下子刊《Nature Biotechnology》杂志在线发表了丹麦哥本哈根大学动态分子互作卓越中心Barbara Ann Halkier教授和德国拜耳作物科学公司Peter Denolf研究员合作的一篇研究论文

 2017年4月13日,国际学术权威刊物自然出版集团旗下子刊《Nature Biotechnology》杂志在线发表了丹麦哥本哈根大学动态分子互作卓越中心Barbara Ann Halkier教授和德国拜耳作物科学公司Peter Denolf研究员合作的一篇研究论文,论文报道了一种新型油料作物,比欧洲油菜更耐高温、干旱和疾病。 

一片黄花盛开的油菜地往往意味着北欧夏季的开始。然而,如果全球变暖持续下去,夏日里蓝天白云下的金色田野可能会成为一个怀旧的记忆。不过,一种看起来像油菜的强大新型油料作物带来了抵御气候变化的希望。

Barbara Ann Halkier教授表示,“油料作物在温暖干燥地区生长得并不好。我们很高兴成功研发出一种突破性的技术,应用于与油菜有着亲密关系的芥菜身上。”

结果是,具有改良的农艺性状的新油料作物能耐受全球变暖。新作物还可以在今天不适合种植油料作物的地区种植,如加拿大西部、东欧部分地区、澳大利亚和印度。

芥菜植株在很多地方和油菜相似,比如看起来像油菜,油也具有相同的有吸引力的功能,其富含单和多不饱和脂肪酸,如Ω-3、Ω-6加抗氧化剂和维生素。在干旱条件下或暴露于疾病下生长时,它也更强大。因此,芥菜是取代油菜的优先候选材料。

“直到现在,芥菜一直是一个不可战胜的挑战,因芥菜籽充满苦涩的防御化合物,给它带来独特的味道。也是因为这样,富含蛋白质的种子在榨油后无法作为动物饲料。”Halkier解释道。

跟全球植物生物技术和育种大咖——拜耳作物科学公司密切合作中,她和DynaMo中心的其他科学家找到了解决这个问题的路径。

科学家们研发的这项技术可将这些苦味防御化合物从种子中剔除,但保留在植物其他部分中,这样植物还可在食草动物和病原体的围攻下立身保命。丹麦科学家在模型植株上示范了这项技术,拜耳作物科学公司的科学家则把该技术在大田里应用,进行优化芥菜植株的大型田间试验。

DynaMo中心博士后、论文共同第一作者Svend Roesen Madsen表示,“田间试验展示了我们已经走过的很长的路。向这个强大的新型油料作物对于农民的商业吸引力进发,我估计我们做了快3/4的工作量了。这确实是一个令人兴奋的结果。”

科学家和育种者在寻找油菜“替身”上已经探索了很多年。油菜毫无疑问是植物油、生物柴油和动物饲料蛋白的重要来源之一。然而,它只生长在相对凉爽的气候中,而且因为油菜不是很耐受,每年农民都有大量损失。

“上世纪70年代,一个波兰农民偶然发现油菜的苦味防御化合物很低,油菜突然就成为一个重要的商业油料作物了。”DynaMo中心副教授、另一个第一作者Hussam H. Nour-Eldin说,“自那时以来,农民和科学家都试图生成荠菜相似的变种。我们研发的技术可达成这一长远目标。”

接下来,两方科学家将继续努力,进一步减少芥菜籽的苦味防御化合物含量,期望2~3年内打造无芥种子的芥菜植株。

原文链接:

Reduction of antinutritional glucosinolates inBrassica oilseeds by mutation of genes encoding transporters

原文摘要:

The nutritional value of Brassica seed meals is reduced by the presence of glucosinolates, which are toxic compounds involved in plant defense1. Mutation of the genes encoding two glucosinolate transporters (GTRs) eliminated glucosinolates from Arabidopsis thaliana seeds2, but translation of loss-of-function phenotypes into Brassica crops is challenging because Brassica is polyploid. We mutated one of seven and four of 12 GTR orthologs and reduced glucosinolate levels in seeds by 60–70% in two different Brassica species (Brassica rapa and Brassica juncea). Reduction in seed glucosinolates was stably inherited over multiple generations and maintained in field trials of two mutant populations at three locations. Successful translation of the gtr loss-of-function phenotype from model plant to two Brassica crops suggests that our transport engineering approach could be broadly applied to reduce seed glucosinolate content in other oilseed crops, such as Camelina sativa or Crambe abyssinica.

来源: Nature Biotechnology 浏览次数:0

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