Nature聚焦农业研究重大突破

　　

生物通报道  植物生成毒素来保护自己抵御从食草害虫到疾病等潜在敌人。油菜植物生成硫代葡萄糖苷( glucosinolates)来达到这一目的。然而，由于硫代葡萄糖苷的含量，农民们只能利用有限数量富含蛋白质的油菜籽作为猪饲料和鸡饲料。现在，来自哥本哈根大学的研究人员开发了一种方法可阻止不必要的毒素进入植物的可食部分。这一突破发布在8月5日的《自然》（Nature）杂志上。

“我们开发了一种称之为‘Transport engineering’的全新技术。可用于消除来自农作物食用部分的有害物质，”哥本哈根大学理学院动态分子互作卓越中心(DynaMo)副主任Barbara Ann Halkier说。

无毒油菜作为饲料作物的潜力

油菜植物只是由于新技术让其应用大大提高的一个例子。不同于绿化椰菜中有益健康的硫代葡萄糖苷，油菜额外生成的硫代葡萄糖苷对于大多数动物而言在大量消耗时是有害的。

这意味着利用油菜籽榨油后剩余下的成分生成的高蛋白质饲料作为猪饲料和鸡饲料只能限量使用。由于此，北欧继续进口大量的大豆饼作为动物饲料。

发现两种运输蛋白

这一突破性成果提高了油菜作为一种商业动物饲料的潜力：

“我们设法找到了油菜的近亲——塔勒水芹中两种将硫代葡萄糖苷运输至种子的蛋白。当我们随后生成没有这两种蛋白的塔勒水芹时，获得了非凡的结果：它们的种子完全没有硫代葡萄糖苷，因此适合用于饲料，”Barbara Ann Halkier强调说。

在世界范围内，油菜是第三种最广泛种植的油料种子农作物。“Transport engineering”这一新技术平台是非常有前途的。与植物生物技术相关的世界最大公司之一Bayer CropScience现在正与哥本哈根大学的技术转让单位协商，与研究团队展开合作以运用新技术生成无硫代葡萄糖苷种子的油菜。根据Bayer CropScience计划主管Peter Denolf所说，这样的种子将大大提高油菜作为动物饲料的应用，并发展出更加可持续的油菜加工程序。

该研究结果是16年的基础研究所获得的成果，因此为基础研究如何能生成可供社会直接应用的新发现提供了一个极好的例子。

（生物通:何嫱）

生物通推荐原文摘要：

NRT/PTR transporters are essential for translocation of glucosinolate defence compounds to seeds

In plants, transport processes are important for the reallocation of defence compounds to protect tissues of high value1, as demonstrated in the plant model Arabidopsis, in which the major defence compounds, glucosinolates2, are translocated to seeds on maturation3. The molecular basis for long-distance transport of glucosinolates and other defence compounds, however, remains unknown. Here we identify and characterize two members of the nitrate/peptide transporter family, GTR1 and GTR2, as high-affinity, proton-dependent glucosinolate-specific transporters. The gtr1 gtr2 double mutant did not accumulate glucosinolates in seeds and had more than tenfold over-accumulation in source tissues such as leaves and silique walls, indicating that both plasma membrane-localized transporters are essential for long-distance transport of glucosinolates. We propose that GTR1 and GTR2 control the loading of glucosinolates from the apoplasm into the phloem. Identification of the glucosinolate transporters has agricultural potential as a means to control allocation of defence compounds in a tissue-specific manner.