抗炎,真香!吃小米,就选它

2022-09-23 08:21:23 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:镇江日报

本报通讯员 顾菲 孙薇

本报记者 徐心俊 童本宽

稻鳖园里甲鱼肥、玫瑰园里浪漫行、渔乐园里齐欢笑……日前,记者走进扬中市兴隆街道福源村,和福源村党委书记徐纪荣边走边聊。天气炎热,大家**地擦着汗,徐纪荣却掩饰不住兴奋:“作为镇江市首家长寿村,近年来,我们村围绕乡村振兴主题,转变发展观念,创新发展模式,整治村庄环境,打造出特色田园乡村。其中,紧扣‘福寿品牌’,发挥田园风光和大江风貌优势,先后引进高产高效农业项目8个,形成了一村多园的新发展格局……”

环境整治增“颜值”

一早来到福源村“旅游名片”——长寿园,规整的各式绿化、欢快的喷泉、院墙上孝文化故事、齐备的健身设施……满眼都是惊喜。村里老人口中的“污水塘”已经变身村民的“后花园”。

二十四孝故事展示牌前,有人用剪刀、胶带好像在做手工。徐纪荣笑问:“老石啊!在忙什么呢?”原来,村民石厚贵早起到长寿园晨练,发现有块展示牌开裂,就赶回家拿来工具临时修补。“人居环境需要我们大家的共同参与,村里带头搞,我们就配合搞。”石厚贵说。

这几年,福源村的人居环境整治以“长寿园”为核心向四周辐射。“现在的环境大变样了,周边的村民都住得特别舒心,还给村里吸引来游客。”家住福源村后4组的张荣根看着环境不断提升,心里**滋滋的。

记者和村干部聊天时了解到,长寿园是福源村人居环境整治与乡村旅游结合的一个缩影。在这场建设中,该村坚持“**众满意是衡量整治成效的**标尺”原则,动真碰**、多管齐下,推动人居环境整治再上新台阶。

特色产业促发展

用“**丽资源”撬动“**丽经济”,产业振兴的助推让**丽乡村不单单是建成一处“景”,更激发出活力。

在徐芹家庭农场,负责人耿昌明正忙着给玉米装箱,10支一箱,一箱50元。“都是客户预订的,清晨请工人从地里掰下来的。”谈起今年的收成,耿昌明憨厚地笑了起来,“今年天气给力,枇杷、梨、玉米都是大丰收,价格也好,销路也不愁。不光是我,附近的种植户收成都可以。”

耿昌明告诉记者,7年前,他从开办企业转行当起“农民”,和**子徐芹在福源村流转了100多亩土地,种植枇杷和梨等优质品种果树。“枇杷是白沙系列,在市场上很抢手;梨选用了翠玉,是早熟的品种,其他梨上市之前就销售一空了。玉米则是鲜食玉米,直接就能吃。”说着耿昌明拿起一根玉米,撕开“**衣”,递给记者。“吃起来就跟水果一样,还有点甜,如果蒸着吃,口感会偏糯一些。”耿昌明向记者推介。

在农场深处的桃林中,第二轮玉米已经长到尺余高。晒得黝黑的耿昌明满面笑容,开始憧憬新的丰收:“今年还能再收一轮玉米,玉米是种在桃树间隙里的,明年虽然种不了了,但黄桃要挂果了,樱桃明年也有望上市……”

近年来,福源村不断强化党建引领,盘活土地资源,先后引进合作商开展枇杷、无籽石榴、玫瑰花等规模化种植,将环境改善与经济提升“同步走”,以环境带动项目,努力打造省特色田园乡村。在村两委的支持下,越来越多的村民像耿昌明一样走上了**路。

乡村振兴谱新篇

徐纪荣继续向记者介绍,以前村集体经济大多依靠租金,近几年,在租金**的基础上,村党委充分拓展“党小组+”内涵,深度谋划以稻鳖共**、玫瑰花海、优质果园等项目为抓手的高效农业品牌;**心建设长寿园自然风光带,打造花卉观赏、蔬果采摘、百岁宴席项目为抓手的乡村旅游品牌,依托长寿园兴建**括果蔬采摘园、石榴园、玫瑰园等园区,形成一条完整的乡村旅游路线。2021年,福源村村集体**达到285万元,其中稳定****140多万元。

福源福地,常来长寿。福源村还注册成立了镇江新福源文化旅游发展有限公司,投资打造了渔乐园,游客可以在此体验钓鱼摸虾的快乐。园内“桃花岛”上打造了集**、烧烤、露营为一体的活动场所。徐纪荣介绍,渔乐园将成为各园区的中心园,通过增强游客的参与**、互动**,让游客不仅有景可看,还要有水果采摘,有**食品尝,有项目游玩,以此来带动周边种植园与当地农户农特产品的销售,进一步拓宽村民增收渠道。

徐纪荣告诉记者,未来,福源村将进一步升级**丽乡村,将传统文化和乡村旅游、文明知识和自然环境相结合,吸引更多游客,以“**丽经济”激发乡村活力,不断延伸产业链,努力推动一二三产融合发展。

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