我院緱金營課題組在抗氧化小麥研究方面取得重要進(jìn)展
健康和長壽是人類的共同理想，但是人體健康往往受到慢性疾病的威脅。傳統(tǒng)中醫(yī)和現(xiàn)代醫(yī)學(xué)研究都證明健康飲食可以促進(jìn)人體健康，其中飲食中的抗氧化成分——酚類化合物發(fā)揮重要的作用。常見的有助于健康的酚類化合物有：花青素、黃酮和阿魏酸等。近二十年大量醫(yī)學(xué)研究表明，阿魏酸可以減少人體內(nèi)超氧化物自由基，預(yù)防心血管疾病，降低乳腺和肛腸等癌癥的風(fēng)險，減緩神經(jīng)衰退癥狀，改善老年人的健康狀況。因此，世界衛(wèi)生組織建議健康人群每日都應(yīng)服用一定量的酚類化合物。但是，目前即使在發(fā)達(dá)國家，絕大多數(shù)人群也難以保證每日達(dá)到推薦的標(biāo)準(zhǔn)。因此，利用遺傳技術(shù)手段開發(fā)富含抗氧化成分的作物具有重要的研究意義。
小麥在全世界范圍內(nèi)是人類的主糧之一，為人類提供了大量的能量和蛋白質(zhì)。同時，小麥也含有一定量的酚類化合物（阿魏酸），但是富集于種皮，在精細(xì)加工過程中大量流失。雖然富含花青素的藍(lán)色和黑色小麥得到了一定的開發(fā)，而且初步證實了其促進(jìn)健康的效果，但是因為活性成分也主要分布于種皮而不能精細(xì)加工，從而限制了其應(yīng)用范圍。
為了提高常規(guī)小麥中的抗氧化成分，生科院緱金營課題組建立了一個高效的篩選體系，并獲得了一系列富含酚類化合物（阿魏酸）的遺傳材料。研究者首先利用傳統(tǒng)育種的手段，在小麥基因組中引入大量隨機(jī)突變，產(chǎn)生各種變化以獲得高覆蓋率的突變庫；然后，利用快速、無損篩選的手段在田間進(jìn)行高通量篩選，獲得富含酚類化合物的突變體；再后，利用UPLC等精密儀器準(zhǔn)確分析籽粒酚類化合物的組成并測定清除ABTS的抗氧化能力；在顯微鏡下分離胚乳中積累更多的酚類化合物的突變體，發(fā)現(xiàn)部分遺傳材料經(jīng)過脫皮以后還含有更多的抗氧化成分；最后，針對代表性突變體開展了遺傳學(xué)分析，探索了其遺傳規(guī)律，初步確定了目的基因（1A染色體短臂180kb內(nèi)），為開展深入研究奠定了基礎(chǔ)。該研究結(jié)果于8月20日以“Isolation of wheat mutants with higher grain phenolics to enhance antioxidantpotential”發(fā)表于ELSEVIER出版社的“Food Chemistry”《食品化學(xué)》雜志。
該工作建立了抗氧化作物的高效篩選體系，所得遺傳材料具有健康、安全、耐儲存和經(jīng)濟(jì)等優(yōu)勢，有望應(yīng)用于小麥遺傳育種，開發(fā)具有更高營養(yǎng)價值的品種和有關(guān)深加工產(chǎn)品，預(yù)防慢性疾病，促進(jìn)人類健康，提高生活質(zhì)量，降低社會醫(yī)療成本，促進(jìn)社會和諧穩(wěn)定。
圖注：酚類化合物在小麥胚乳中的分布。左：突變體；右：野生型。
復(fù)旦大學(xué)作為該研究的第一完成單位，碩士研究生王初陽和陳忠忠為共同第一作者，通訊作者為緱金營研究員，共同作者包括墨西哥蒙特雷大學(xué)的合作伙伴。該研究得到了科技部重點研發(fā)計劃（2016YFD0100500）和國家自然科學(xué)基金（31470386）項目的資助。
全文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2019.125363
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