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“黄金水稻”的专业科普
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水稻是最重要的粮食作物，全球大约有38亿人食用。稻米的维生素A原（β-胡萝卜素）只存在于糊粉层中，但糊粉层在稻米加工过程中被剥除。因此，在以稻米为主食的地区，维生素A缺乏已成为重要的营养问题，估计大约有1.24亿儿童患有维生素A缺乏症，每年造成50万儿童失明。维生素A缺乏还会使其他健康问题如腹泻、麻疹和呼吸道疾病恶化，而改善维生素营养每年将可挽救100万-200万儿童的生命。
虽然水稻胚乳细胞含有合成β-胡萝卜素的最初前体，但缺少将该前体转化为维生素A原的酶系。瑞士联邦技术研究所的Potrykus和德国弗莱堡大学的Beyer领导的研究小组于2000年宣布，他们成功地培育出胚乳含有β-胡萝卜素的转基因水稻，在水稻中重建了β-胡萝卜素生物合成途径（见下图）。这种水稻的谷粒因呈金黄色而被称为“黄金水稻”。
他们在黄金水稻培育中分两次导入了3个外源基因：黄水仙的八氢番茄红素合酶（phytoene synthase，psy）基因、欧文氏杆菌的ξ-胡萝卜素去饱和酶（ξ-carotene desaturase，ctrI）基因和黄水仙的番茄红素-β-环化酶（lycopene β-cyclase，lcy）基因。第一次导入采用谷蛋白启动子（promoter of glutelin，Gtl p）-psy-胭脂碱合酶终止子（terminater of nopaline synthase，nos 3’）-35S p-胡萝卜素转位肽（carotene transit peptide，ctp）- ctrI- nos 3’ 的pZPsC载体，第二次导入采用35S 3’-氨基糖苷磷酸转移酶（aminoglyco- side phosphotransferase，aph）IV基因-35S p-35S 3’-lcy-Gtl p的pZLcyH载体。
第一代转基因水稻种子均呈金黄色，表明有类胡萝卜素合成，但其中只有部分种子含有β-胡萝卜素，其他种子则含有各种类型的类胡萝卜素。在第二代黄金水稻混合分离群体中，β-胡萝卜素的平均含量为1.6μg/g胚乳，而纯合子谷粒所含β-胡萝卜素则至少有2μg/g胚乳。若每天进食300g大米，就相当于摄入100μg视黄醇。
在黄金水稻育成以前，有人就在1999年曾将psy基因导入芜菁，结果检测到高含量类胡萝卜素。孟山都公司利用这项技术培育出类胡萝卜素含量大幅度提高的转基因油菜，为促进油料作物中的维生素合成铺平了道路。
不久前，以Christou为首的科学家成功培育出一种强化维生素转基因玉米，富含普通玉米中缺乏的3种维生素，即β-胡萝卜素（维生素A原）、维生素C和叶酸（维生素B9）。与普通玉米相比，这种转基因玉米的维生素C含量提高了6倍，叶酸含量提高2倍，β-胡萝卜素含量为正常值的169倍，并且比黄金水稻中的β-胡萝卜素含量还高5倍！
拟南芥种子中含有大量γ-生育酚，但它的活性仅为α-生育酚的1/10。有人将蓝细菌的γ-生育酚甲基转移酶（γ-tocopherol methyltransferase）基因转移到拟南芥中，结果使拟南芥种子中的γ-生育酚由97%下降到4%-12%，α-生育酚则从1%提高到88%-95%，即维生素E的活性提高了9倍。
“黄金大米试验”疑云调查
https://blog.sciencenet.cn/blog-281238-609691.html
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