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生物技术的发展,以及人们生活水平的提高。人们对水稻的营养提出来了各种各样的要求。维生素A缺乏导致的夜盲症,严重了会导致儿童失明。“黄金水稻”因此应运而生,最早是被Ingo Potrykus教授课题组培育而出第一代,在水稻中转入了β-胡萝卜素合成途径相关基因,导致胚乳呈黄色而被命名为“黄金水稻”,但水稻中的β-胡萝卜素含量较低(2ug/g)。后来Syngenta公司研究人员培育出了β-胡萝卜素含量达到37 μg/g的转基因水稻,称之为第二代“黄金水稻”。
我国的科学家刘耀光院士课题组的祝钦泷博士在“黄金水稻”的基础上,通过在水稻中转入虾青素代谢途径中相关基因,从而得到了可以生产虾青素的水稻。虾青素为萜烯类不饱和化合物,为类胡萝卜素的最高级形式,具有多种生理功效,在抗氧化性、增强免疫力、保护心脑血管、改善视力等方面都有一定效果。
该研究通过基因工程手段将phytoene synthase(八氢番茄红素合成酶,psy),phytoene desaturase(八氢番茄红素脱氢酶,CrtI),β-carotene ketolase(β-胡萝卜素酮化酶基因,BKT)β-carotene hydroxylase (β-胡萝卜素羟化酶基因,BHY)转化水稻,得到了胚乳中富含β-胡萝卜素黄金大米(Golden Rice, GR)、橙红色的角黄素大米(Canthaxanthin Rice,CR)和虾青素大米(Astaxanthin Rice,AR)。实现了在水稻胚乳中虾青素的从头合成,培育出世界首例胚乳富含虾青素的新型功能营养型水稻种质。
参考文献:
Ye L , Al-Babili S, Klöti A, Zhang J, Lucca P, Beyer P, Potrykus I, Engineering the provitamin A (beta-carotene) biosynthetic pathway into (carotenoid-free) rice endosperm, Science 2000 Jan 14;287(5451):303-5
Paine JA, Shipton CA, Sunandha Chaggar S et al. Improving the nutritional value of Golden Rice through increased pro-vitamin A content. Nat Biotechnol. 2005 Apr;23(4):482-7.
Zhu Q, Zeng D,Yu S et al, From Golden Rice to aSTARice: Bioengineering Astaxanthin Biosynthesis in Rice Endosperm. Mol Plant. 2018 Dec 3;11(12):1440-1448
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