抗炎,真香!吃小米,就选它

2022-09-23 08:18:49 文章来源:网络

本文转自:**科学报

文 | 《**科学报》记者 李清波

从路边的狗尾巴草到一穗穗饱满坚实的谷子,经过祖先几千年的驯化选择,小米成为当下**主要的杂粮之一,人们还凝练出一条购物法则——金色的小米**好吃。

但这背后的遗传机制是什么?直到**近谜底才被解开。

近日,山西农业大学杂粮种质创新与分子育种山西省重点实验室联合华中农业大学、北京工商大学、**农业科学院(以下简称农科院)作物科学研究所等单位,通过全基因组重测序以及转录组、代谢组、抗炎组多组学联合分析,揭示了谷子驯化选择中代谢物定向变化的遗传机制和抗炎效果。相关论文日前发表于《分子植物》。

C4作物再探索

自然界的植物主要有C3和C4两种类型,只有极少数植物介于两者之间。

“简单来说,C4比C3多了一个‘加压泵’,可以加快植物吸收二氧化碳参与光合作用的速度。”山西农业大**命科学院教授王兴春介绍,水稻是典型的C3植物,国外科学家一直想把水稻改造为C4植物,以此大幅提高产能,从而解决人口增长带来的粮食安全问题,但人类对于C4植物的认识至今还不够深入。

谷子是公认的C4禾谷类模式植物。在小米之乡山西,太行山以西、太岳山以东地区,历来是优质小米的主产区。

山西农业大学等单位多年来与农科院合作,利用迷你谷子构建了C4禾谷类作物研究的模式植物体系。

因此,以谷子为目标开展规模庞大的全基因组重测序具有十分重要的现实及科研意义。

2017~2019年,在山西太谷的山西农业大学校区里,生命科学学院的师生们共同经营了一片谷子试验田,这里种植了400多个谷子品种,**括栽培品种、农家品种、野生狗尾草品种,每个品种的谷子种植了4排。

这些品种大多来自**种质资源库,还有部分野生狗尾草品种是由**们在各自家乡特意收集的。

谷子在籽粒灌浆中期只有两周时间,这是籽粒内含物从液体向乳液转化的关键时期,但取样时机对于从未接触谷子种植的**们来说并不容易判断。

冒着烈日,山西农业大学副教授李旭凯花了两个月时间教**们如何判断取样时机,他们在体验了籽粒手感后,用镊子一粒粒小心夹住小米,并装在含有液氮的不锈钢容器里。

由于部分品种没有存活,他们**终收集了398份谷子品种作为研究材料。

“此次样本规模不算小,我们委托百迈客生物基因对这些研究对象进行高通量全基因重测序,这是我们此次研究的起点。”论文**作者李旭凯介绍道。

金色的小米**好吃

为了探究不同谷子种质资源间的代谢物差异,李旭凯委托其他高校,利用超高效液相色谱—串联质谱对谷子籽粒代谢产物进行了定量分析。

以迷你谷子模式植物小米为参考基因组,开展了籽粒代谢产物图谱分析,研究结果清晰地体现了遗传标记之间的进化关系。

研究人员分析了灌浆中期籽粒转录组,探讨了基因表达与代谢产物水平和含量的关系。

他们在数据中检测到24800个表达基因,占注释基因的72%,通过加权相关网络分析,确定了23个高度相关的共表达模块。

他们将这些模块进行注释,以确定其潜在的生物学功能,并确定了几种代谢模式,例如,给工作中的分子分配不同身份,并戴上相应的“帽子”——类黄酮和类胡萝卜素生物合成在“蓝色”和“青色”模块中高度富集;脂肪酸代谢在“绿色”模块中富集;二萜类生物合成在“粉色”模块中富集。

研究人员发现,PSY1蛋白在催化类胡萝卜素生成中起关键作用,他们利用基因编辑技术获得了该基因突变体材料,发现突变体材料籽粒中的类胡萝卜素含量远低于野生型籽粒;同时与野生型相比,叶黄素和玉米黄质分别降低了25.5%和34.4%。

这些结果表明了PSY1基因与谷子颜色变异之间的联系,同时也说明了mGWAS(全基因组关联分析)方法是识别与代谢产物相关**状的关键候选基因的有效手段。

此前,剥开狗尾巴草的种子,会发现它们是灰**的,口感十分干涩,还有极稀少的白色、绿色谷。

经过老祖先的驯化选择,百姓收获的谷子籽粒慢慢变成了金灿灿的黄色,这些都是老祖先的“意外之举”,而上述研究也验证了这一选择的科学**。

李旭凯介绍道,“PSY1基因和类胡萝卜素生物合成有很大关联,丰富的不饱和脂肪酸是米油的来源。研究发现,不饱和脂肪酸和类胡萝卜素分子通过化学键紧密且牢固地联系在一起,它们的外在表现就是黄色的籽粒。经过几千年的驯化选择,流传下来的受欢迎的品种都是以黄色为主,小米中不饱和脂肪酸和类胡萝卜素含量与小米营**价值相关。”

印证小米能缓解肠胃炎症

2018年,李旭凯在武汉听了一场关于谷子代谢物抗炎效果的学术报告,当时有研究表明,食用小米可以减轻甚至治愈慢**消化系统疾病。

但小米代谢产物含量和特征变化背后的关键遗传基础,以及代谢物与消炎**胃作用之间的关联尚不清楚。

李旭凯团队由此产生了深入开展此项研究的想法。

细胞因子因其抗炎功能而闻名。

为了研究不同谷子粉末提取物的抗炎作用,研究人员开展了大规模的离体抗炎实验,发现了83种潜在功效物质。

这些功效物质中只有极少数是已知物质。

此外,他们还发现了具有抗炎特**的代谢物,如类黄酮、酰胺和有机酸。代谢抗炎因子网络显示,除了wh1094(柚皮素查尔酮、黄烷酮)和wh1526(5-O-p-香豆酰奎宁酸、氨基酸)两种小分子化合物之外,大多数代谢产物并没有鉴定出其物质结构和类型,小米抗炎物质**准鉴定提供了丰富的候选库。已有研究表明这两种代谢物具有显著的抗炎活**。

“很多功能物质都来自不同生物的次级代谢物,我们研究了上百种次级代谢物,其中**括非常多未知的化合物,这些是小米营**保健品、新型药用合成物筛选和挖掘的基础。”李旭凯表示,“后续有关小米营**成分的科学机理是我们的研究方向,要真正找到它的营**秘诀。”

本文转自:**-安徽频道

“瞧,麦穗饱满,麦粒颗颗鼓着‘肚子’,今年是个大丰收!”不**前,在肥西县多个家庭农场,收割机在麦田里来回忙碌,在轰鸣声中,金黄的麦穗脱粒入仓,农民们抢收夏粮时不由感叹,丰收的喜悦遍布田间。

仓廪实,底气足。上半年,肥西交出一份沉甸甸的“三农”答卷。

上半年,全县农林牧渔业总产值41.89亿元、同比增长3.3%。农村常住居民人均可支配**14082元、同比增长6.4%,增速全市**。

夏粮再丰收

今年以来,肥西县全力抓牢粮食生产关键环节,有序推动粮食生产稳政策、保面积、增产量、提效益。

上半年,夏粮面积25.3万亩、总产8.6万吨,分别完成全县粮食任务的22.6%、19.1%;油菜面积7.7万亩,总产1.32万吨,增长20.2%。截至6月底,夏种全面结束,在地粮食作物面积89.6万亩,同比增长3.9%。

小麦收割。孟建中摄

此外,上半年全县重要农产品供应充足,蔬菜面积11.29万亩、同比增长3.7%;蔬菜产量13.26万吨、同比增长4.72%;肉蛋奶总产量5.99万吨、同比增长18.2%;水产品产量 2.32 万吨、同比增长 2.2%。

放眼望肥西,土壤墒情总体适宜,夏种出苗质量总体向好,在地水稻苗情长势良好。绿油油的秧苗在田间布满开来,不**后,这里即将迎来稻米飘香的丰收季。

绿色生产,是肥西县近年来推进农业绿色发展的一项重要举措。全县拥有全国绿色食品原料(水稻)**化生产基地1个,面积20万亩。同时,推广测土配方施肥、病虫害统防统治和有机肥替代等技术,建立化肥减量增效千亩示范区9个、病虫害绿色防控农药减量千亩示范区12个。落实巢湖流域**保护区绿色生产面积2.89万亩。上半年,农产品例行监测合格率100%,新增绿色食品和有机农产品生产基地16个、**产品19个,“肥西大米”入选全国名特优新农产品名录。

农田变良田

怎样让一亩地种出更高效益?建设高**农田是巩固和提高粮食生产能力,保障粮食安全的关键举措。目前,2021年高**农田建设项目按省、市要求的时间节点,肥西现已全部完成2万亩的建设任务。

2022年,两个高**农田建设项目已全面启动,2万亩高**农田在丰乐镇和官亭镇实施。其中丰乐镇2022年高**农田已于5月28日在全市率先开工建设。官亭镇完成了项目的施工招标挂网工作,将于近期完成招标并开工建设。

高**农田。孟建中摄

此外,根据合肥市农业农村局《关于开展高**农田建设改造提升市级试点的通知》,肥西县高**农田改造提升试点建设任务0.3万亩,在山南镇长庄村实施,目前该项目已完成施工招、投标工作,于6月21日开工建设。

高**农田一头连着粮食安全,一头连着农民增收。沿着“建管并重”的思路,肥西高质量开展高**农田建后管护。

为**项目建成区工程设施的使用年限,保证工程效益长期发挥,肥西县相继出台了《肥西县高**农田等项目建成区管护实施方案》《肥西县高**农田等项目建成区管护考核验收评价办法(试行)》和《高**农田等项目建成区管护**》等措施办法,不断加强对已建农田工程的建后管护工作。

建设项目落实了,生产效率提高了,田间人气更旺了。

借力高**农田建设的“东风”,肥西持续深化建后管护工作,采取“谁受益谁管护,谁使用谁管护”的方式,下达高**农田等项目建成区管护任务3.65万亩,并将其纳入支持**大村级集体经济组织承接农村公益**项目,由村级集体经济组织开展常态化管护工作。县级采取随机抽查、重点巡查等方式加强对管护工作的监督检查,提高管护工作质量。

乡村蝶变促振兴

近年来,观念转变带来乡村蝶变,也给农民带来了实实在在的**。“种植特色瓜果让我们尝到了甜头,让大家信心更足,下一步准备扩大种植规模。”在肥西,不少种植大户们信心满满地说。

回顾上半年,肥西依托良好的生态优势,坚持“农业+”发展思路,围绕蔬菜瓜果、经济林果、苗木花卉等基地建设,促进“米袋子”“菜篮子”“果盘子”产业与文旅、科教、康**等业态融合,不断扩大特色农产品的品牌影响力,发展观光型、科技型、体验型、生态型特色农家乐和休闲农业与乡村旅游示范基地。上半年,全县休闲农业与乡村旅游**同比增长75%。

丰乐镇菜燃农业科技有限公司番茄成熟。陈家乐摄

肥西加快农业现代化步伐,推进农业产业化,打造产业更旺、质量更优、动能更足、效率更高的都市农业。截至目前,新增农业产业化市级龙头企业12家,合肥市示范现代农业产业化联合体5个;安徽王仁和米线食品有限公司、合肥志诚蜂业有限责任公司被认定为省级长三角绿色农产品生产加工供应基地,安徽知香斋食品有限公司进入省级长三角绿色农产品生产加工供应示范基地创建名单。安徽鲜森绿色食品有限公司等10家主体被认定为**批市级长三角绿色农产品生产加工供应基地,肥西县梦梅农业家庭农场等5家主体进入市级长三角绿色农产品生产加工供应示范基地创建名单。1-6月,规上农产品加工产值18.3亿元,同比增长3.1%。

透视这份沉甸甸的上半年答卷,不难发现,这片蓬勃的希望田野,基础坚实、前景广阔,一场更加****的巨变正在上演。(刘畅)

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