轉植物基因 農產量暴增

来源：文匯   发布者：张荐辕   日期：2015-12-31  

世界人口不斷膨脹，對食物的需求急劇上升，不少科學家都預計，饑荒可能是人類未來的一大挑戰。香港大學生物科學學院黃乾利辛烱僖基金教授（植物生物技術學）蔡美蓮的研究團隊，就與法國科學家合作，成功通過代謝工程（metabolic engineering），提升轉基因植物中可降低膽固醇的有益成分，並且令其種子產量大大提升67%，其生長高度亦大幅增加一半至一倍。有關技術若能成功應用於其他食用植物之上，將有助人類解決糧食短缺的問題，也能令人類更健康。 提升種子產量對植物而言可能作用不大，但對人類而言卻是意義重大，因為種子其實就是食物，我們的主要糧食如水稻、小麥和粟米，就佔了人類食物約60%。因此，如何提升種子產量、識別相關的基因，是農業科研中重要的課題之一。 蔡美蓮及其博士後研究人員廖攀為主力的研究團隊就發現，透過代謝工程去調控植物中類異戊二烯化合物（isoprenoid）的合成途徑，就可大大提升可降低膽固醇的植物甾醇（phytosterol）含量，並可促進植物生長、增加包住種子的果莢大小及種子產量。 酶活力升10倍 研究團隊在研究調控類異戊二烯化合物合成途徑的過程中，發現原來過量表達HGMS基因，就可達到上述效果。於是，他們在芸苔屬芥菜（Brassica juncea）克隆出有關基因，再做了一系列的酶活力（enzyme activity）研究，發現當HGMS蛋白在它第359的位置上，由S（絲氨酸）變成了A（丙氨酸）的時候，其酶活力就提高了10倍，而酶活力的高低，就決定了催化化學反應的速度。 長高多97% 廖攀表示，研究團隊認為這是非常有趣的現象，並進一步將研究擴展至親緣關係更遠的植物之上，最終選擇了最常為科學家所選用的茄科（Solanaceae）模式植物（model plant）－煙草去進行研究。 種子量多67% 結果顯示，當他們把HGMS的基因轉到煙草裡面時，轉基因煙草的植物甾醇的含量就提高了19%至25.7%。而且，轉基因煙草的生長也明顯比一般煙草要快速和茂盛。廖攀指，轉基因煙草生長至210天時，「其高度達76厘米，較一般對照組只有51厘米多出近半」，如以生長前段至98天時的高度計，差異更達97%；轉基因煙草的種子產量也比原有的大大提升了67%。 廖攀指，雖然他們所研究的基因，屬於植物代謝工程中較上游的位置，但他們的研究結果顯示，HGMS蛋白一個位點的改變，會提高下游基因的表達。是次研究亦證明了，類異戊二烯化合物能夠以代謝工程方式，特別是哂肏GMS（S359A）的改變，去提高煙草的甾醇含量、植物生長和種子產量。 有關技術若能成功應用於其他食用植物之上，將可同樣提高其他植物的種子產量和健康價值，有助解決糧食短缺的問題，也能令人類更健康。

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