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鲁冰花学名羽扇豆(Lupinus micranthus Guss),豆科羽扇豆属一年生草本。国人大多数对鲁冰花非常熟悉,主要是有一首流行很久的儿童歌曲。鲁冰花或许将来能成为大豆的替代作物,成为解决植物蛋白质来源的有力工具。这对于经济快速发展的经济体对畜牧养殖蛋白质饲料的巨大需求提供了新的解决方案。
天上的星星不说话
地上的娃娃想妈妈
天上的眼睛眨呀眨
妈妈的心呀鲁冰花
家乡的茶园开满花
妈妈的心肝在天涯
夜夜想起妈妈的话
闪闪的泪光鲁冰花
啊 闪闪的泪光鲁冰花
因为鲁冰花高大、艳丽的花朵,深受园丁喜欢。一些农民喜欢它们的种子,适合作为牲畜饲料和特色食品(如无大豆素食汉堡)的丰富蛋白质来源,并且因为鲁冰花可以忍受干旱和恶劣的土壤。但是,许多羽扇豆品种都有苦味,所以很少有农民会种植它们,这使得这种野生多样性物种没有得到开发。
现在,由于一种快速发现理想突变植物的新工具,研究人员找到了一种快速使野生羽扇豆变甜的方法。上周五在《科学进展》上报道的这一成果表明,植物育种者可以开发更多种类的可食用羽扇豆,以及一种更便宜、更环保的替代品,以替代大豆等其他高蛋白作物。
这一发现将成为新羽扇豆开发的一个“里程碑”,赫尔辛基大学的作物科学家弗雷德里克·斯托达德(Frederick Stoddard)说,他没有参与这项工作。他说,最终,育种可以产生“美味的作物,我们可以用来生产美味的食物。
羽扇豆不是新作物。几千年来,人们一直在吃种子,因为使它们变苦的生物碱化合物可以通过浸泡一周左右来去除。然而,大规模羽扇豆养殖是一个相对较新的进展。直到 1930 年代,育种者才发现生物碱很少或没有生物碱的突变植物,从而消除了繁琐加工的需要。研究人员继续改进这些“甜”品种,但他们也希望驯化具有更高蛋白质含量或更好抗病性等宝贵特征的野生苦味物种。
生物碱生产的生物化学仍然是一个谜,减缓了育种者的工作。研究人员怀疑,多达九种酶参与合成生物碱,这有助于保护植物免受食草动物的侵害。科学家过去只确定了其中两个。
哥本哈根大学的植物生物化学家Fernando Geu-Flores和Davide Mancinotti发现,第三种酶 - 乙酰转移酶 - 也有助于制造生物碱。看着白羽扇豆(Lupinus albus),一种既有甜味又有苦味品种的植物,他们怀疑其基因突变可能会通过阻止植物制造苦味化合物来引起甜味。为了找到答案,他们和同事检查了数百株白羽扇豆植物。
在另一项测试中,Geu-Flores和Mancinotti在农民种植的另一种物种窄叶羽扇豆(L. angustifolius)的苦涩品种中产生了类似的突变。他们与一家公司签订合同,在大约100万颗种子上滴入一种化学物质来改变基因。传统的植物育种者经常使用这个过程,称为化学诱变。(这种化学物质在植物基因组的随机部分引起小突变,从而产生新的性状,其中一些可能是有利的;育种者然后选择表现最好的植物。然后,Traitomic公司使用最近开发的名为FIND-IT的工具搜索了所有这些突变体,以快速识别仅具有乙酰转移酶基因变化的植物。当生长时,这些突变植物的种子生物碱含量减少了000%。甜度可与商业品种的羽扇豆相媲美。
化学诱变和FIND-IT的结合可以使植物育种者迅速使具有良好性状的野生羽扇豆变甜。例如,安第斯羽扇豆(L. mutabilis)含有比大豆更多的蛋白质。由于欧盟已将化学诱变排除在转基因法规之外,这种方法可以加速新作物的开发,这些作物对于不喜欢转基因生物的消费者来说是可以接受的。
“这篇论文是一个很好的例子,说明现代技术如何在不需要基因改造的情况下改善植物育种的结果,”西澳大利亚大学的植物育种家华莱士考林说,他没有参与其中。
欧盟一直在推广羽扇豆和其他豆类的使用,因为成员国希望在羽扇豆非常适合的北方气候中种植更多的蛋白质,并从亚马逊地区被砍伐的部分地区进口更少的大豆。“我们认为羽扇豆将在未来发挥重要作用,这些发现将有所帮助,”Geu-Flores说。如果他是对的,更多的乡村可能会像乡村花园一样美丽。
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