制作小麦/麸质和花生少过敏

小麦厂

研究人员旨在减少小麦中的麸质含量,使其对腹腔疾病和麸质敏感性的个体的过敏性。信贷:乔纳森·温德姆

美国农业部识别一组“八大”食品,导致90%的食物过敏。这些食物中是小麦和花生。

Sachin Rustgi是美国作物科学学会的一名成员,他研究我们如何通过育种来开发这些食物不那么容易引起过敏的品种。Rustgi最近提出他的研究在Virtual 2020 ASA-CSSA-SSSA年会。

当然,避免食用小麦和花生可以预防过敏反应。“虽然这听起来很简单,但实际上很难做到,”Rustgi说。

避免小麦和花生意味着在健康的食物选择上失去。这两种食物是营养的动力饲养。

小麦是能量、纤维和维生素的重要来源。花生提供蛋白质、优质脂肪、维生素和矿物质。

“食物过敏的人可以尽量避免这些食物,但意外接触过敏原也是可能的,”Rustgi说。接触过敏原会导致住院,尤其是对花生过敏的人。

“对于别人来说,由于地理,文化或经济原因,避免小麦和花生并不容易,”鲁莽解释道。

电泳凝胶

电泳是一种用于分离DNA或蛋白质分子的科学技术。分子穿过凝胶的方式,如图所示,帮助科学家了解重要的特征。信贷:乔纳森·温德姆

Rustgi和他的同事们正在利用植物育种和基因工程开发不那么容易引起过敏的小麦和花生品种。他们的目标是为过敏人群增加食物选择。

对于小麦,研究人员专注于一组蛋白质,称为麸质。

面包粉中的面筋使面团有弹性。面筋也使面包有嚼劲。

但麸质会导致患有乳糜泻的个体的免疫反应。此外,其他人会经历非乳糜蛋酸含麸质敏感性,导致各种不良症状。

研究人员一直在尝试培育谷蛋白含量较低的小麦品种。部分挑战在于麸质基因的复杂性质。制作谷蛋白所需的信息就在脱氧核糖核酸小麦细胞。

但麸质不是单一的蛋白质 - 这是一组许多不同的蛋白质。使单个麸质蛋白所需的指令细胞包含在不同的基因内。

在小麦中,这些谷蛋白基因遍布细胞的DNA。由于DNA的许多部分在创造麸质中发挥作用,因此植物育种者难以养殖含有较低麸质水平的小麦品种。

重组细菌

在这种培养皿中生长的细菌可以帮助将遗传物质从一个植物转移到另一个植物。这种在生物技术中的方法称为重组DNA技术。信贷:乔纳森·温德姆

“当我们开始这项研究时,一个主要问题是是否有可能在这么多基因控制的特征上,”Rustgi说。

对于花生来说,情况也是类似的。花生含有16种被认为是过敏原的蛋白质。

“并非所有花生蛋白都同样过敏性,”鲁族狼说。四种蛋白质引发超过一半的花生敏感个体的过敏反应。

就像小麦中的谷蛋白基因一样,花生过敏原基因遍布于花生DNA中。

“影响这么多目标不是一项简单的任务,即使是当前的技术,”Rustgi说。

Rustgi和研究团队正在测试许多品种的小麦和花生,以发现自然是过敏性的比其他人。

这些低致敏性品种可以与具有理想性状的作物品种杂交,如高产或抗虫害。他们的目标是开发出可以商业化种植的低过敏性小麦。

除了传统的育种努力之外,Rustgi还在使用基因工程来减少小麦和花生中的过敏蛋白。

例如,一项名为CRISPR的技术可以让科学家对细胞的DNA做出非常精确的改变。

Rustgi正在使用CRISPR来锁定小麦中的谷蛋白基因。最近CRISPR技术的改进使得研究人员可以同时瞄准多个基因。

由CRISPR靶向的基因改变或变异。这意味着细胞不能再“读取”这些基因以制作特定蛋白质。

“破坏小麦中的麸质基因可以产生小麦,含量明显较低。类似的方法将在花生中工作,“Rustgi说。

其他方法包括了解麸质生产如何在小麦细胞中受到调节。事实证明,一种蛋白质用作许多麸质基因的“大师调节因素”。

这很重要,因为破坏了这位主监管机构可能导致小麦的麸质量减少。靶向单个基因比试图破坏几种麸质基因更容易。

Rustgi说:“小麦和花生是许多人的主要蛋白质来源,尤其是那些生活在资源匮乏条件下的人。”“找到让所有人都买得起小麦和花生的方法非常重要。”

展开过敏原水平降低的小麦和花生是这一目标的关键步骤。

“这些作物还将减少意外暴露于过敏原,”Rustgi说。“此外,如果确实发生了接触,他们将限制反应的严重程度。”

Sachin Rustgi是克莱姆森大学的一名研究员。这项工作得到了南卡罗莱纳和国家花生委员会、生命科学发现基金和克莱姆森大学的支持。2020年ASA-CSSA-SSSA年会由美国农学会、美国作物科学学会和美国土壤科学学会主办。

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