新加坡南洋理工大学(NTU)的研究团队建立在现有知识的基础上,围绕植物种子和食用坚果中油脂的积累方式。几十年来,一种名为Wrinkled1(WRI1)的蛋白质一直被认为在这种情况下油的积累中起着重要作用,但NTU团队首次能够对这种蛋白质的分子结构进行成像,《新阿特拉斯》写道。
有了对这种蛋白质及其与植物DNA结合的方式的新的、详细的了解,以调节种子中油脂的积累,研究小组能够做出一些调整。报告称,该团队的基因改造旨在提高蛋白质与DNA结合的能力,他们生产的版本能够将这种能力提高10倍,从而提高种子的含油量。报道援引副教授兼研究作者高永贵的话说:“能够准确地看到WRI1的样子,以及它如何与负责工厂石油生产的DNA结合,是理解整个过程的关键。WRI1是一种重要的调节器,它告知植物种子中要储存多少油。一旦我们能够可视化‘锁’,我们就设计出了能够释放WRI1潜力的‘钥匙’。”
实验包括将改良的WRI1蛋白注射到烟草植株的叶片中,从而增加了一种叫做三酰甘油的膳食脂质水平。后续实验包括对一种模式植物拟南芥进行相同的处理,与对照相比,这种处理提高了种子中的含油量15%-18%。
该团队表示,这种改良植物的下一代将采用相同的改良WRI1蛋白,从而产生更多的油。“我们知道WRI1是一种蛋白质,它与植物的DNA序列结合,并启动一条特定的指令链,调控种子中油脂的积累,”该研究的作者之一、助理教授马伟(音译)说。“结合力越强,植物在其种子中集中的油就越多。因此,我们选择改进WRI1中与目标DNA结合的这一部分,这一部分在许多结种子的植物中高度保守。高度保守意味着许多植物物种将具有完全相同的可被修饰的机制,因此我们应该能够转化我们的产油修饰很容易在未来种植多种不同类型的作物。”。
报告称,生产大量植物油的作物,如大豆、向日葵和油菜籽,其种子中的含油量已经很高,因此研究表明,含油量显著增加。《新阿特拉斯》写道,这一发现可以通过增加某些食物的营养价值,同时减轻农业压力,从而提高粮食安全。