美国农学学会 研究人员旨在降低小麦中的面筋含量，使其对患有乳糜泻和面筋过敏的人不那么过敏
信用:乔纳森·温德姆 美国农业部确定了一组导致90%食物过敏的“八大”食物
这些食物中有小麦和花生
美国作物科学学会的成员萨钦·鲁斯奇研究我们如何利用育种来开发这些食物的低过敏性品种
Rustgi最近在虚拟2020 ASA-CSSA-SSSA年会上展示了他的研究
小麦和花生引起的过敏反应当然可以通过避免这些食物来预防
“虽然听起来很简单，但在实践中却很难，”鲁斯奇说
避免小麦和花生意味着失去健康的食物选择
这两种食物是营养的源泉
小麦是能量、纤维和维生素的重要来源
花生提供蛋白质、优质脂肪、维生素和矿物质
“对食物过敏的人可以努力避免食用这些食物，但是意外接触过敏原也是可能的，”鲁思奇说
过敏原暴露会导致住院，尤其是对花生过敏的人
“对其他人来说，由于地理、文化或经济原因，不吃小麦和花生并不容易，”鲁思奇解释道
Rustgi和他的同事正在利用植物育种和基因工程来开发低过敏性的小麦和花生品种
他们的目标是增加过敏人群的食物选择
对于小麦，研究人员专注于一组被称为面筋的蛋白质
面包粉中的面筋使面团有弹性
面筋也有助于面包耐嚼的质地
电泳是一种用于分离脱氧核糖核酸或蛋白质分子的科学技术
如图所示，分子穿过凝胶的方式有助于科学家理解重要的特性
信用:乔纳森·温德姆 但是麸质会引起乳糜泻患者的免疫反应
此外，其他人经历非乳糜泻面筋敏感性，导致各种不良症状
研究人员一直在尝试培育低面筋含量的小麦品种
挑战部分在于面筋基因的复杂性
制造面筋所需的信息嵌入小麦细胞的DNA中
但是面筋不是一种单一的蛋白质——它是一组许多不同的蛋白质
制造单个谷蛋白所需的指令细胞包含在不同的基因中
在小麦中，这些面筋基因分布在整个细胞的DNA上
由于基因的许多部分在创造面筋中起作用，植物育种者很难培育出面筋含量较低的小麦品种
“当我们开始这项研究时，一个主要的问题是，是否有可能研究由这么多基因控制的特征，”鲁斯奇说
对于花生，情况也差不多
花生含有16种被认为是过敏原的不同蛋白质
“并不是所有的花生蛋白都具有同等的致敏性，”鲁斯奇说
四种蛋白质在超过一半的花生敏感个体中引发过敏反应
像小麦中的麸质基因一样，花生过敏原基因也散布在花生的基因中
“影响这么多目标并不是一件容易的事，即使是以目前的技术，”鲁斯奇说
Rustgi和他的研究小组正在测试多种小麦和花生，以找到比其他品种更少过敏的品种
生长在这个培养皿中的细菌可以帮助遗传物质从一种植物转移到另一种植物
生物技术中的这种方法被称为重组DNA技术
信用:乔纳森·温德姆 这些低过敏性品种可以与具有理想性状的作物品种杂交，如高产或抗虫害
目标是开发低过敏性小麦，可以商业化种植
除了传统的育种努力，Rustgi还使用基因工程来减少小麦和花生中的过敏蛋白
例如，一种叫做CRISPR的技术允许科学家对细胞的DNA进行非常精确的改变
Rustgi正在使用CRISPR来定位小麦中的面筋基因
CRISPR技术的最新进展使研究人员能够同时瞄准许多基因
CRISPR靶向的基因发生改变或突变
这意味着细胞不再能够“读取”这些基因来制造特定的蛋白质
“破坏小麦中的面筋基因可能会使小麦的面筋含量显著降低
鲁斯奇说:“类似的方法在花生上也能奏效。”
其他方法包括了解小麦细胞中麸质的产生是如何被调节的
事实证明，一种蛋白质可以作为许多面筋基因的“主调节器”
这一点很重要，因为破坏这种主调节器会导致小麦中面筋含量的减少
锁定一个基因比试图破坏几个面筋基因要容易得多
“小麦和花生是许多人蛋白质的主要来源，尤其是那些生活在资源匮乏条件下的人，”鲁斯奇说
“找到让所有人都能获得小麦和花生的负担得起的方法非常重要
" 开发过敏原含量降低的小麦和花生是实现这一目标的关键一步
“这些作物也将减少对过敏原的意外接触，”鲁斯奇说
“此外，如果暴露确实发生，他们会限制反应的严重程度
"
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