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zhang8826857鐵桿木蟲 (著名寫手)
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基因改良棉花籽可喂飽5億人 已有3人參與
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美國的科學(xué)家指出，有毒的棉花籽經(jīng)基因改良后，將來可成為潛力巨大的人類食物來源，未來或可解決5億人口的饑餓問題。 得州農(nóng)業(yè)試驗所的植物學(xué)家拉瑟柯，在即將出版的《美國國家科學(xué)院期刊》內(nèi)撰文稱，由于棉花籽內(nèi)含有不適合人類食用的棉籽酚毒素，因此人們普遍棄用棉籽或用棉籽來喂牛。但如今研究人員現(xiàn)已找到方法如何將棉花籽內(nèi)的棉籽酚毒素含量，減至人類可食用的水平。棉花籽不僅是一種毒素，還是一種天然的男性避孕強(qiáng)力劑，男性進(jìn)食后會抑制其精子的活性。拉瑟柯續(xù)稱，若棉花籽可以食用的話，全球目前種植的棉花量，足以供應(yīng)5億人口的蛋白質(zhì)需求。 棉花是重要農(nóng)作物，千百年來一直是人類保暖、制衣的重要原料，而棉花籽卻因為有毒無法食用。美國科學(xué)家報告說，他們通過基因改良，成功地控制了棉花籽中的毒素水平，這使得棉籽有望成為人類的重要食物來源。 得克薩斯農(nóng)業(yè)機(jī)械大學(xué)的科學(xué)家在２１日出版的美國《國家科學(xué)院學(xué)報》上報告說，棉籽中因為含有一種名為棉籽酚的有毒化學(xué)物質(zhì)，不適合人類食用。因此長期以來，人們普遍棄用棉籽，或者簡單加工榨取棉籽油后把剩余粗粉制成動物飼料。而他們通過ＲＮＡ（核糖核酸）干涉手段，讓棉籽中的某個基因“沉默”，成功培育出了改良棉花，其棉籽中的棉籽酚含量極低甚至不含棉籽酚，這種棉籽可作為一種新的食物來源供人類食用。 研究負(fù)責(zé)人科爾提·拉索爾說，基因改良后的棉花植株中，梗和葉中仍含有棉籽酚，這種毒素可以幫助棉花抗病蟲害，但棉籽中的棉籽酚卻得到了成功抑制。 拉索爾說，全球目前有８０多個國家種植棉花，每年產(chǎn)出棉籽約４４００萬噸。去除棉籽酚的棉籽榨油之后，剩余粗粉還可以碾磨成精粉或以其他形式食用。棉籽中２３％的成分為蛋白質(zhì)。拉索爾預(yù)計，“轉(zhuǎn)基因棉籽可食用后，每年有望滿足全球５億人口的蛋白質(zhì)需求”。 據(jù)ScienceDaily網(wǎng)站2006年11月22日報道，美國德克薩斯州農(nóng)業(yè)試驗站的生物學(xué)家與德州A&M大學(xué)以及農(nóng)業(yè)部南部平原研究中心的科學(xué)家合作，利用基因敲除技術(shù)成功培育出棉籽中不含有毒物質(zhì)棉子酚的棉花植株，該棉株的其它部分完好無缺，仍然可以幫助棉株抵御害蟲和疾病的入侵。該成果已刊登在本周的美國國家科學(xué)院學(xué)報。 德州農(nóng)業(yè)試驗站的基爾蒂•拉索爾博士介紹說，“最令人激動的發(fā)現(xiàn)是我們已經(jīng)能夠把棉籽中的劇毒化合物棉子酚減少到安全的程度，這樣棉籽就可以適于食用了。在人類營養(yǎng)學(xué)方面，棉籽具有許多潛力�！彼f，這些棉株上長出的無毒棉籽符合世界衛(wèi)生組織以及美國食品和藥品管理局制定的食物消費標(biāo)準(zhǔn)，因此它極有可能成為一種全新的高蛋白質(zhì)食品，而且可以每年供5億人食用。 除了棉籽之外，所有地上部分的棉株天生就含有棉子酚。拉索爾稱，棉籽中的蛋白質(zhì)含量很高，棉株其它部分的蛋白質(zhì)含量卻很少，但這些棉子酚可以保護(hù)棉珠免受害蟲和疾病的侵害。因此他們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變，他認(rèn)為這是“該計劃中最出色的工作”。 該研究小組使用了RNA干擾技術(shù)（RNAi），或者稱之為基因“沉默”技術(shù)。該技術(shù)讓研究人員可以定點壓制棉籽中的棉子酚基因，但棉珠其它部分的棉子酚基因表達(dá)功能保持不變。RNAi技術(shù)是美國科學(xué)家安德魯•Z•法爾和克雷格•C•米爾格發(fā)現(xiàn)的，這倆位科學(xué)家也因此獲得了當(dāng)年的諾貝爾醫(yī)學(xué)獎。 “我們所做的是利用該技術(shù)來選擇性地抑制基因，我們沉默的這種基因具有酶編碼功能，而這種酶可以促使棉籽內(nèi)部產(chǎn)生棉子酚的生物合成通道�！� 用棉纖維來紡織棉布已經(jīng)有7000多年的歷史了。在這7000年的大部分時間里，人們通過纖維處理過程把絨毛狀的棉籽制做成棉纖維產(chǎn)品，但這些棉纖維產(chǎn)品只有牲畜才敢食用。不過這些牲畜也需要經(jīng)過復(fù)雜的胃消化過程才能忍受棉子酚的毒性。 拉索爾提出：“很少有人知道，棉株每長出1.6磅的棉籽，人們就可以得到一磅的棉纖維�！薄叭澜缑磕甑拿拮旬a(chǎn)量高達(dá)4400萬公噸。棉籽中通常過含有22%的蛋白質(zhì)，而且是高質(zhì)量的蛋白質(zhì)�！睆目傮w計算，4400萬噸棉籽中大約含有1000萬噸蛋白質(zhì)。 數(shù)十年前，加利福尼亞州和德克薩斯州的科研人員就能夠培植出各種類型的棉株，其中包括完全不含棉子酚腺體的棉株。拉索爾稱，這種不含棉子酚腺體的棉株在商業(yè)上是失敗的，因為缺少棉子酚的棉株將成為害蟲和病毒的美食。 他說，現(xiàn)在已經(jīng)開發(fā)出從棉籽油中萃取棉子酚的技術(shù)，這樣人們就可以得到可供人類食用的棉籽油，但是這樣做的費用太高。此外，在人們把棉籽榨成棉籽油后，剩下的棉籽肉仍然含有棉子酚，因此這些棉籽肉是不能供人類食用的，也不能用它來喂養(yǎng)豬和家禽。 但研究小組開發(fā)的棉株具有新的特性，這種棉珠即可以做為一種纖維作物，也可以成為一種糧食作物。如果棉籽中不含棉子酚的話，你可以直接把棉籽當(dāng)作食物來吃，也可以把它用作喂養(yǎng)家禽的飼料。拉索爾強(qiáng)調(diào)稱，棉花的糧食價值也許對那些種植棉花的小農(nóng)場主來說是有用的，但如果他們能夠充分利用棉籽的話，他們還能從棉籽身上得到更多的價值�！� 他相信總有一天能把這種新型棉株的棉籽開發(fā)成糧食產(chǎn)品。早在上世紀(jì)70年代未和80年代，德克薩斯州農(nóng)業(yè)試驗站的科研人員就已經(jīng)培植出不含棉子酚腺體的棉花，盡管這種棉花遭到了害蟲和疾病的嚴(yán)重侵害，科研人員還是用它制造出一種可供人類食用的糧食產(chǎn)品－－TAMUnuts。 拉索爾說，“這項發(fā)現(xiàn)決不只是為了得到一種棉株，而是為了找到一種新特性，通過它我們可以培植出各種優(yōu)質(zhì)的商業(yè)棉株品種，而且這種特性可以一代接一代的保持下去�！痹谠囼炛�，科研人員已經(jīng)成功地讓三代棉株繼承了這種特性。下一步，他們將從眾多品種中篩選出最好的棉株，然后再把這種具有新特性的最佳品種放入溫室中種植。拉索爾說，接下來我們將在田地里種植這種棉株。 拉索爾預(yù)計，要想實現(xiàn)大面積的商業(yè)生產(chǎn)，至少還需要10年時間來開發(fā)棉花的品種。 英文原文鏈接參見：http://www.sciencedaily.com/releases/2006/11/061120123200.htm 千百年來，棉花作物提供的棉纖維一直是人類紡織品的重要原材料。然而，與棉纖維相伴的棉籽雖然營養(yǎng)豐富，但由于含有有毒物質(zhì)棉子酚，始終沒有得到人類的重用。多數(shù)情況下，從棉纖維中分離出來的帶絮種子，只能作為牛的飼料（具有4個胃的牛能夠忍受棉子酚的毒性），或在棉子酚被去掉后用來榨油。 不過，上述情況或許很快就會被改變，因為美國德克薩斯州的科學(xué)家最近找到了消除棉籽毒性的方法，并能讓其成為供人類享用的食物，從而可以解決全球許多地區(qū)的饑荒問題。 由美國德州農(nóng)業(yè)試驗站、德州農(nóng)工大學(xué)和農(nóng)業(yè)部南部平原研究中心組成的研究小組，在植物生物學(xué)家凱爾迪•拉偌爾博士的帶領(lǐng)下，利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)實現(xiàn)了棉籽去毒。拉偌爾介紹說：“令人振奮的是，我們的發(fā)現(xiàn)能夠讓棉籽中有毒物質(zhì)棉子酚的含量降低到可以安全食用的程度�！彼瑫r指出，經(jīng)過他們處理的種子符合世界衛(wèi)生組織和美國食品和醫(yī)藥管理局食物標(biāo)準(zhǔn)，有望成為新的高蛋白食物，每年可滿足5億人口的糧食需求。 棉子酚存在于棉花作物暴露在土壤外的各部分（包括種子）腺體中。拉偌爾的研究小組采用基因抑制技術(shù)法，關(guān)閉了棉籽中的棉子酚基因，同時沒有破壞該基因在植物其他部分的表達(dá)，讓植物仍然具有抵抗昆蟲和疾病的能力。 RNAi技術(shù)通常被醫(yī)學(xué)研究人員用來尋找癌癥和艾滋病的療法，其發(fā)現(xiàn)者為美國科學(xué)家史丹佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院安德魯•法爾教授和麻薩諸塞醫(yī)學(xué)院的克雷格•梅洛教授，他們曾因此獲得2006年度諾貝爾生物醫(yī)學(xué)獎。拉偌爾表示：“我們所做的是，將RNAi技術(shù)有選擇性地用以限制棉籽中一種參與棉子酚生物合成途徑酶的編碼基因。” 多數(shù)人并不知道，生產(chǎn)1磅重（約0.45公斤）棉花纖維的同時，就會產(chǎn)生1.6磅的棉籽。每年全球棉花作物要生產(chǎn)大約4400萬噸棉籽，而棉籽中的蛋白質(zhì)含量高達(dá)22％，且蛋白質(zhì)質(zhì)量也很高。換句話說，全球每年生產(chǎn)的棉籽，可提供1000萬噸高質(zhì)量的蛋白質(zhì)。 多年前，美國加州和德州的研究人員曾培育出整體均沒有棉子酚腺體的棉花作物品種，但是，該品種棉花作物在商業(yè)種植中卻慘遭失敗，其原因是由于缺乏棉子酚的植物變成了昆蟲和病菌可口的食物。此外，人們還開發(fā)出去棉子酚后用棉籽榨取食用油的方法，但此法不僅昂貴，同時并非完全安全。拉偌爾開發(fā)出的新方法在去掉棉子酚后，不僅能將棉籽轉(zhuǎn)變成人類的糧食，而且也可以作為家畜飼料。這對大量種植棉花的國家來說，具有十分重要的經(jīng)濟(jì)價值。 研究小組還計劃從培育的新棉花作物中篩選出最好的品種，首先在溫室中試驗種植，然后再進(jìn)行大規(guī)模田野實驗。但拉偌爾估計，至少還需要12年的時間，才能開發(fā)出可廣泛用于商業(yè)種植的新棉花品種。有關(guān)專家指出，拉偌爾的研究不但能改變棉花作物的品種，還能應(yīng)用于其他作物，培育出具有良好商業(yè)價值的新品種，同時新品種的特性還能保持?jǐn)?shù)代不變。 國王棉因其蓬松雪白的棉球而聞名于世，但與纖維相比，這種植物實際上還包含有更多的種子。由于富含油脂和蛋白質(zhì)，一些種子被直接用來喂養(yǎng)牲畜與家禽，然而種子中的油脂在被人類食用之前必須經(jīng)過提純。這是由于棉籽中含有一種天然毒素，能夠損害人的心臟和其他內(nèi)臟，同時影響生育能力。如今，一個研究小組培育出一種不含有毒種子的新棉花。如果這一新品種被證明確實有效，它將降低棉籽油的成本，同時為農(nóng)民的生活大量提供一種廉價的蛋白質(zhì)。 幾十年來，棉農(nóng)們一直試圖除掉這種名為棉籽酚的毒素——棉花就是用它來抵御害蟲的。20世紀(jì)50年代，棉農(nóng)們發(fā)現(xiàn)了一種完全不含這一化合物的變異品種，但它很容易受到害蟲的攻擊并且產(chǎn)量欠佳。為了在去除種子毒素的同時防止害蟲侵襲，分子生物學(xué)家開始在棉籽用于合成棉籽酚的新陳代謝途徑上做文章。然而迄今為止，他們僅極其有限地降低了棉籽酚的含量。于是，由美國學(xué)院站市得克薩斯農(nóng)業(yè)機(jī)械大學(xué)的分子生物學(xué)家Keerti Rathore領(lǐng)導(dǎo)的研究小組，決定利用核糖核酸干涉（RNAi）技術(shù)——使特定基因“沉默”——來解決這一難題。 Rathore的研究小組將目標(biāo)鎖定在δ-cadinene合酶基因上，它是棉籽酚合成第一步中的一種物質(zhì)。研究人員設(shè)計了一種干涉RNA序列，用來抑制合成這種蛋白質(zhì)的基因，同時添加一種遺傳因素從而確保這一過程僅僅發(fā)生在棉籽中。結(jié)果顯示，轉(zhuǎn)基因棉棉籽中的棉籽酚含量下降了99%，而其他部分的棉籽酚含量仍保持正常水平。研究小組最近在美國《國家科學(xué)院院刊》網(wǎng)絡(luò)版上報告了這一研究成果。Rathore表示：“至少到目前來說，這些植物都相當(dāng)正常�！敝劣诿拮�，他說味道有點兒像鷹嘴豆。 堪培拉市澳大利亞聯(lián)邦科學(xué)與工業(yè)研究組織植物種質(zhì)中心的棉花育種專家Danny Llewellyn表示，新的棉花品種還必須經(jīng)過田間種植試驗，他同時對于RNAi的用途感到很興奮。Llewellyn強(qiáng)調(diào)指出：“這一研究成果使得棉籽在動物飼料中有更加廣泛的用途，同時為將棉花應(yīng)用于人類食物生產(chǎn)打開了大門，特別是在那些發(fā)展中國家。”然而Llewellyn警告說，不含棉籽酚的棉花也容易受到老鼠的“青睞”，因為前者的毒性大為降低。 由于減少了提取棉籽酚的過程，這種新棉花的商業(yè)種植也將減少棉籽油的成本。Rathore正在尋找一名商業(yè)伙伴用以分擔(dān)調(diào)節(jié)評估的費用。但是不要奢望棉花種子會很快出現(xiàn)在你的餐桌上——Rathore說，不含棉籽酚的棉花送到農(nóng)民手中至少還要等20年的時間。 據(jù)國外媒體報道，美國科學(xué)家取得的一項最新科研成果很有可能會解決那些貧窮國家所面臨的糧食短缺危機(jī)。來自美國德克薩斯農(nóng)業(yè)試驗站的基爾提·拉托爾博士等人宣稱，他們已利用基因改造技術(shù)培育出了一種可以食用的棉花。 據(jù)介紹，棉花的種子或許能夠成為大約五億人的食物蛋白質(zhì)來源。不過，普通的棉花種子中都包含有大量的可致人于死地的毒素，根本不適于食用。 現(xiàn)在，這一令人苦惱的情況終于被拉托爾博士和他的同事們所克服－－他們運用基因改造技術(shù)培育出了一種可食用的新型棉花。在這種棉花的種子中不但包含有豐富的蛋白質(zhì)，而且其中毒素的含量也被降低到非常安全的水平－－足可以讓人們放心的食用。 有趣的是，棉籽中主要的毒素－－棉子酚－－在棉花整個植株中的含量依然得到了保留。拉托爾強(qiáng)調(diào)說，這項研究活動的美妙之處在于：只是使富含蛋白質(zhì)的棉籽中的棉子酚含量大幅減少，而棉花其他部分的毒素含量仍然能夠保護(hù)植株免遭昆蟲的侵害并抵御各種疾病。 拉托爾博士指出：“有不少人都知道，每生產(chǎn)出一磅棉花纖維都可產(chǎn)出1.6磅的棉籽。全球每年可生產(chǎn)出高達(dá)4400萬噸的棉籽。它們中蛋白質(zhì)的含量接近22％，而且都是品質(zhì)都非常高。”如果將這些由棉花產(chǎn)出的蛋白質(zhì)加工成食品，那么每年將可為人類提供大約1000萬噸蛋白質(zhì)。 數(shù)十年以前，來自加利福尼亞和德克薩斯州的科學(xué)家們曾培育出一種同樣也不包含棉花酚的改良棉花。但令人遺憾的是，這種棉花并未受到農(nóng)民們的青睞：其甜美的味道會吸引來大批害蟲。 盡管對新開發(fā)出的棉花進(jìn)行更深入的研究并將其投入商業(yè)性生產(chǎn)還尚需時日，但它的出現(xiàn)有可能會成為農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的又一項重大突破。 |
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3樓2011-09-20 00:29:38
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4樓2011-09-21 11:08:03
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