孤儿基因可能有助于提高作物的蛋白质价值

爱荷华州立大学两位科学家最近发表的一项研究表明，只有在单一植物物种中发现的基因才能在引入主要作物时增加蛋白质含量。该研究对多种作物有影响，尤其是发展中国家种植的主食，其中有足够的蛋白质来源有时受到限制。“我们发现将这种基因引入玉米，水稻和大豆等植物可以增加蛋白质而不会影响产量，”遗传学，发育和细胞生物学副教授Ling Li说。

李先生曾与遗传学，发育和细胞生物学教授Eve Syrkin Wurtele合作多年，他们在2004年发现了一种仅在拟南芥(一种小型开花植物)中发现的基因。他们对这种基因的研究称为QQS，已在同行评审的学术期刊，美国专利和多项待批专利中发表了多篇论文。

Li和Wurtele将QQS称为“孤儿基因”，因为它不存在于任何其他生物的基因组中。该基因调节拟南芥种子和叶子中的蛋白质含量，因此Li和Wurtele想知道如果他们使用转基因技术将该基因引入其他植物会发生什么。是否会导致人类常食的植物蛋白质含量增加?

在本周发表在“ 美国国家科学院院刊”上的一篇论文中，研究人员表明，孤儿基因在水稻，玉米和大豆中的作用大致相同。李说，这对世界上富含蛋白质的食物稀缺的地区来说是个好消息。

Wurtele说，蛋白质缺乏会导致儿童的发育问题，但富含蛋白质的植物可能会产生解决方案。“世界上大多数人都依赖植物作为主要的蛋白质资源，”李说。“来自动物来源的蛋白质需要更多的水，能源和资源来生产，因此更多地依赖蛋白质重质植物的饮食更具可持续性。”

Wurtele说，将这些转基因作物投入全球市场需要多年的研究，安全测试和数百万美元。因此，研究人员也在研究非转基因途径以产生类似的结果。

这些途径的关键可能围绕孤儿基因结合的蛋白质，即NF-YC4。Li说，这种特殊的蛋白质存在于所有植物和动物体内，因此可以在作物物种中进行改变，而无需采用转基因方法。

通过在主要作物中过量表达或产生更多的NF-YC4基因，研究人员可以在不使用转基因的情况下提高植物的蛋白质价值，这可以节省监管过程中的时间和成本，Li说。

她说，科学家们仍然只是开始了解孤儿基因的工作原理及其所代表的价值。Wurtele表示，她希望更多科学家能够在未来几年内“采用”孤儿基因，以了解它们的能力。“这是我们展示的一个孤儿基因，具有巨大的潜力，”Wurtele说。“而且我们相信将来会有更多与其他孤儿基因相关的发现。”