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基因改良棉花籽可喂饱5亿人
2010-08-19 10:05   审核人:
       美国的科学家指出,有毒的棉花籽经基因改良后,将来可成为潜力巨大的人类食物来源,未来或可解决5亿人口的饥饿问题。  

        得州农业试验所的植物学家拉瑟柯,在即将出版的《美国国家科学院期刊》内撰文称,由于棉花籽内含有不适合人类食用的棉籽酚毒素,因此人们普遍弃用棉籽或用棉籽来喂牛。但如今研究人员现已找到方法如何将棉花籽内的棉籽酚毒素含量,减至人类可食用的水平。棉花籽不仅是一种毒素,还是一种天然的男性避孕强力剂,男性进食后会抑制其精子的活性。拉瑟柯续称,若棉花籽可以食用的话,全球目前种植的棉花量,足以供应5亿人口的蛋白质需求。



        棉花是重要农作物,千百年来一直是人类保暖、制衣的重要原料,而棉花籽却因为有毒无法食用。美国科学家报告说,他们通过基因改良,成功地控制了棉花籽中的毒素水平,这使得棉籽有望成为人类的重要食物来源。  

        得克萨斯农业机械大学的科学家在21日出版的美国《国家科学院学报》上报告说,棉籽中因为含有一种名为棉籽酚的有毒化学物质,不适合人类食用。因此长期以来,人们普遍弃用棉籽,或者简单加工榨取棉籽油后把剩余粗粉制成动物饲料。而他们通过RNA(核糖核酸)干涉手段,让棉籽中的某个基因“沉默”,成功培育出了改良棉花,其棉籽中的棉籽酚含量极低甚至不含棉籽酚,这种棉籽可作为一种新的食物来源供人类食用。  

        研究负责人科尔提·拉索尔说,基因改良后的棉花植株中,梗和叶中仍含有棉籽酚,这种毒素可以帮助棉花抗病虫害,但棉籽中的棉籽酚却得到了成功抑制。  

        拉索尔说,全球目前有80多个国家种植棉花,每年产出棉籽约4400万吨。去除棉籽酚的棉籽榨油之后,剩余粗粉还可以碾磨成精粉或以其他形式食用。棉籽中23%的成分为蛋白质。拉索尔预计,“转基因棉籽可食用后,每年有望满足全球5亿人口的蛋白质需求”。



  据ScienceDaily网站2006年11月22日报道,美国德克萨斯州农业试验站的生物学家与德州A&M大学以及农业部南部平原研究中心的科学家合作,利用基因敲除技术成功培育出棉籽中不含有毒物质棉子酚的棉花植株,该棉株的其它部分完好无缺,仍然可以帮助棉株抵御害虫和疾病的入侵。该成果已刊登在本周的美国国家科学院学报。

  德州农业试验站的基尔蒂•拉索尔博士介绍说,“最令人激动的发现是我们已经能够把棉籽中的剧毒化合物棉子酚减少到安全的程度,这样棉籽就可以适于食用了。在人类营养学方面,棉籽具有许多潜力。”他说,这些棉株上长出的无毒棉籽符合世界卫生组织以及美国食品和药品管理局制定的食物消费标准,因此它极有可能成为一种全新的高蛋白质食品,而且可以每年供5亿人食用。

  除了棉籽之外,所有地上部分的棉株天生就含有棉子酚。拉索尔称,棉籽中的蛋白质含量很高,棉株其它部分的蛋白质含量却很少,但这些棉子酚可以保护棉珠免受害虫和疾病的侵害。因此他们只是降低了棉籽里的棉子酚含量,棉珠其它部分的棉子酚含量保持不变,他认为这是“该计划中最出色的工作”。

  该研究小组使用了RNA干扰技术(RNAi),或者称之为基因“沉默”技术。该技术让研究人员可以定点压制棉籽中的棉子酚基因,但棉珠其它部分的棉子酚基因表达功能保持不变。RNAi技术是美国科学家安德鲁•Z•法尔和克雷格•C•米尔格发现的,这俩位科学家也因此获得了当年的诺贝尔医学奖。

  “我们所做的是利用该技术来选择性地抑制基因,我们沉默的这种基因具有酶编码功能,而这种酶可以促使棉籽内部产生棉子酚的生物合成通道。”

  用棉纤维来纺织棉布已经有7000多年的历史了。在这7000年的大部分时间里,人们通过纤维处理过程把绒毛状的棉籽制做成棉纤维产品,但这些棉纤维产品只有牲畜才敢食用。不过这些牲畜也需要经过复杂的胃消化过程才能忍受棉子酚的毒性。

  拉索尔提出:“很少有人知道,棉株每长出1.6磅的棉籽,人们就可以得到一磅的棉纤维。”“全世界每年的棉籽产量高达4400万公吨。棉籽中通常过含有22%的蛋白质,而且是高质量的蛋白质。”从总体计算,4400万吨棉籽中大约含有1000万吨蛋白质。

  数十年前,加利福尼亚州和德克萨斯州的科研人员就能够培植出各种类型的棉株,其中包括完全不含棉子酚腺体的棉株。拉索尔称,这种不含棉子酚腺体的棉株在商业上是失败的,因为缺少棉子酚的棉株将成为害虫和病毒的美食。

  他说,现在已经开发出从棉籽油中萃取棉子酚的技术,这样人们就可以得到可供人类食用的棉籽油,但是这样做的费用太高。此外,在人们把棉籽榨成棉籽油后,剩下的棉籽肉仍然含有棉子酚,因此这些棉籽肉是不能供人类食用的,也不能用它来喂养猪和家禽。

  但研究小组开发的棉株具有新的特性,这种棉珠即可以做为一种纤维作物,也可以成为一种粮食作物。如果棉籽中不含棉子酚的话,你可以直接把棉籽当作食物来吃,也可以把它用作喂养家禽的饲料。拉索尔强调称,棉花的粮食价值也许对那些种植棉花的小农场主来说是有用的,但如果他们能够充分利用棉籽的话,他们还能从棉籽身上得到更多的价值。”

  他相信总有一天能把这种新型棉株的棉籽开发成粮食产品。早在上世纪70年代未和80年代,德克萨斯州农业试验站的科研人员就已经培植出不含棉子酚腺体的棉花,尽管这种棉花遭到了害虫和疾病的严重侵害,科研人员还是用它制造出一种可供人类食用的粮食产品--TAMUnuts。

  拉索尔说,“这项发现决不只是为了得到一种棉株,而是为了找到一种新特性,通过它我们可以培植出各种优质的商业棉株品种,而且这种特性可以一代接一代的保持下去。”在试验中,科研人员已经成功地让三代棉株继承了这种特性。下一步,他们将从众多品种中筛选出最好的棉株,然后再把这种具有新特性的最佳品种放入温室中种植。拉索尔说,接下来我们将在田地里种植这种棉株。

        拉索尔预计,要想实现大面积的商业生产,至少还需要10年时间来开发棉花的品种。
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