據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球大約有三分之一的人口受到缺鐵性貧血的困擾，科學(xué)家設(shè)想，若能將日常食用作物的鐵含量提高，將有助于從根本上改善這種“隱性饑餓”。近日，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所作物分子育種技術(shù)和應(yīng)用創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)聯(lián)合河南農(nóng)業(yè)大學(xué)，發(fā)現(xiàn)了能調(diào)控鐵進(jìn)入玉米籽粒的關(guān)鍵基因ZmNAC78 ，并首次解析了該基因如何控制鐵元素進(jìn)入玉米籽粒的分子機(jī)制，為培育富鐵作物品種提供了理論和技術(shù)支撐。，相關(guān)論文于北京時(shí)間12月8日在線發(fā)表于國(guó)際期刊《科學(xué)》。
據(jù)中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所研究員李文學(xué)介紹，缺鐵性貧血作為一個(gè)世界性疾病，在我國(guó)也非常高發(fā)。根據(jù)第四次全國(guó)營(yíng)養(yǎng)調(diào)查的數(shù)據(jù)，中國(guó)居民貧血患病率為20.1%，其中一半都為缺鐵性貧血。雖然可以依靠服用補(bǔ)鐵劑等手段來(lái)治療改善，但成本較高。因此，探索培育高鐵含量的日常食用農(nóng)作物品種有其重要意義，這對(duì)于一些以玉米為主食的發(fā)展中國(guó)家尤甚。
然而，一般而言，玉米籽粒鐵含量與產(chǎn)量呈負(fù)相關(guān)，想要培育高產(chǎn)又富鐵的玉米新種，亟須弄清鐵等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入玉米籽粒的生物學(xué)路徑。針對(duì)這一問(wèn)題，本次研究人員利用基因工程，充分挖掘玉米基因數(shù)據(jù)，最終鎖定了一個(gè)參與調(diào)控玉米籽粒鐵含量的候選基因ZmNAC78，并 進(jìn)一步解析了鐵元素如何進(jìn)入到玉米籽粒的分子路徑——在基底胚乳傳遞細(xì)胞中，ZmNAC78和金屬轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白共同組成了一個(gè)“分子開關(guān)”，以控制鐵元素進(jìn)入玉米籽粒中的轉(zhuǎn)運(yùn)通路。
根據(jù)這一基因的特性，研究人員初步探索分子標(biāo)記育種，實(shí)驗(yàn)證明，利用該基因能夠使玉米籽粒中的鐵含量顯著提高到每公斤70.5 mg，比現(xiàn)有生產(chǎn)用玉米籽粒2的含鐵量超出2倍以上，同時(shí)，對(duì)玉米產(chǎn)量也沒有負(fù)面影響。這為未來(lái)培育高產(chǎn)且富鐵的玉米新品種提供了可行方案。
該研究為解決人群中鐵微量元素缺乏問(wèn)題提供了新基因，也為解析營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)如何進(jìn)入小麥等具有傳遞細(xì)胞的禾谷類作物提供了新思路，更為培育高產(chǎn)與優(yōu)質(zhì)協(xié)同的作物品種提供了理論和技術(shù)支撐。
