新技术同时降低烟草中的尼古丁含量和有害化合物

　　

 

   

图:过度表达的PAP1和TT8基因使烟草植株变红，但也有助于减少致癌化学物质。

北卡罗莱纳州立大学的研究人员开发了一种可以改变植物新陈代谢的新技术。这项技术在烟草植株上的测试表明，它可以减少有害的化学物质，包括一些致癌物质。这些发现可以用来提高农作物的健康效益。

谢德玉说:“很多技术都可以成功地减少烟草等植物中的特定化学物质或生物碱，但研究表明，其中一些技术在减少目标化合物的同时，也会增加其他有害的化学物质。”他是北卡罗来纳州立大学植物和微生物生物学教授，也是描述该研究论文的通讯作者。“我们的技术减少了一些有害化合物——包括上瘾的尼古丁、致癌的n -亚硝基或尼古丁(NNN)，以及其他烟草特有的亚硝胺(tsna)——同时对植物没有有害影响。”

该技术利用转录因子和调控元件作为分子工具进行新的调控设计。调控元件是短的，非编码DNA片段，控制转录附近的编码基因。转录因子是一种蛋白质，通过与调控元件结合，帮助开启或关闭某些基因。谢推测，这些可能是设计新植物性状工程新规则的有用分子工具。两个特别的拟南芥转录因子，PAP1和TT8，已知调节花青素或具有抗氧化特性的营养化合物的生物合成。谢进一步假设，这些蛋白质可以作为分子工具，帮助抑制一些有害的化学化合物水平，如尼古丁。

“PAP1调节色素沉着，所以我们过表达的PAP1基因的烟草植物是红色的，”谢说。“我们筛选了植物dna，发现烟草在JAZ基因附近有有利于PAP1-和tt8的调控元件，这些调控元件抑制尼古丁的生物合成。然后，我们建议这些元素是测试的适当工具。总之，我们在红烟草中发现了4个被激活的JAZ基因，其设计的PAP1和TT8盒过表达。”

谢教授和他的同事们通过研究温室和田间的烟草植物来验证这一假设，发现两种实验中有害化学物质和尼古丁的含量都有所降低。例如，在PAP1和TT8过表达的烟草植株中，NNN水平从63下降到79%。总的来说，该技术显著降低了四种致癌的tsna。

谢相信，这项技术有潜力用于其他作物，以促进其他有益性状，使一些食品更健康。

这篇论文发表在《高级研究杂志》上。研究助理李明珠是本文第一作者。前博士后何显志和霍法利是共同第一作者。这项研究是由雷诺兹烟草公司资助的。

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A De Novo regulation design shows an effectiveness in altering plant secondary metabolism