轉(zhuǎn)GmDREB3基因抗旱小麥與親本小麥的營(yíng)養(yǎng)成分比較與分析

趙金鵬，韓 超，任 碩，王同蕾，張雪松，趙 佳，沈 湘，劉婷婷，卓 勤，李 巖

(中國(guó)疾病預(yù)防控制中心營(yíng)養(yǎng)與健康所，北京 100050)

為減少干旱對(duì)作物造成的影響，學(xué)者們進(jìn)行了一系列改良作物抗逆性的研究，其中植物基因工程技術(shù)為創(chuàng)造小麥新品種開(kāi)創(chuàng)了新的途徑，導(dǎo)入在植物干旱脅迫中起重要作用的轉(zhuǎn)錄因子脫水應(yīng)答元件結(jié)合(DREB)基因，是近幾年植物耐旱基因工程研究的重要方向[1]。

DREB類轉(zhuǎn)錄因子屬于AP2/EREBP轉(zhuǎn)錄因子家族，能夠特異性地與抗逆基因啟動(dòng)子區(qū)DRE/CRT元件結(jié)合，調(diào)控參與干旱、高鹽等脅迫反應(yīng)的抗逆基因的表達(dá)，增強(qiáng)植物的抗逆性。到目前為止，通過(guò)基因工程技術(shù)轉(zhuǎn)入DREB基因，已明顯提高了擬南芥A、大麥、水稻、煙草、大豆等多種作物的耐旱性[2-3]。本課題的研究對(duì)象為轉(zhuǎn)GmDREB3基因抗旱小麥，該小麥由中國(guó)農(nóng)科院作物研究所從有持久耐鹽性的大豆品種鐵豐8號(hào)中克隆了DREB類轉(zhuǎn)錄因子基因GmDREB3，通過(guò)基因槍轉(zhuǎn)化導(dǎo)入我國(guó)小麥主產(chǎn)區(qū)推廣小麥品種-濟(jì)麥22而獲得，為保障轉(zhuǎn)基因小麥新品種食用的安全性，本研究對(duì)轉(zhuǎn)GmDREB3基因小麥和親本小麥的營(yíng)養(yǎng)成分進(jìn)行了比較和分析。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

轉(zhuǎn)GmDREB3基因抗旱小麥(MG11-1)和親本小麥(濟(jì)麥22)由中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院作物科學(xué)研究所提供，由山東省農(nóng)科院和山西省農(nóng)科院培育。

1.2 試驗(yàn)方法

本試驗(yàn)檢測(cè)指標(biāo)由中國(guó)疾病預(yù)防控制中心營(yíng)養(yǎng)與健康所和北京市營(yíng)養(yǎng)源研究所共同完成。

1.2.1常規(guī)營(yíng)養(yǎng)成分檢測(cè) 水分測(cè)定按照GB 5009.3—2010；蛋白質(zhì)測(cè)定按照GB 5009.5—2010；脂肪測(cè)定按照GB/T 5009.6—2003；灰分測(cè)定按照GB 5009.4—2010；粗纖維的測(cè)定按照GB/T 5009.10—2003；碳水化合物按減差法計(jì)算[4]。

1.2.2脂肪酸測(cè)定 脂肪酸測(cè)定采用氣相色譜法，按照GB/T17337—2008。

1.2.3氨基酸測(cè)定 用氨基酸分析儀測(cè)定其含量，按照GB/T 5009.124—2003。

1.2.4維生素測(cè)定 胡蘿卜素(按照GB 5009.83—2016)、維生素B1(按照GB 5413.11—2010)、維生素B2(按照GB 5413.12—2010)、維生素B6(按照GB 5009.154—2003)、維生素B12(按照GB 5413.14—2010)、煙酸(按照GB/T 5009.89—2003)、泛酸(按照GB 5009.210—2016第一法)、維生素D3(按照GB 5413.9—2010)、維生素E(按照GB/T 5009.82—2003第一法)、生物素(按照GB 5413.19—2010)。

1.2.5礦物質(zhì)測(cè)定 鉀(按照GB/T 5009.91—2003)、鈉(按照GB/T 5009.91—2003)、鈣(按照GB/T 5009.92—2003原子吸收分光光度法)、鎂(按照GB/T 5009.90—2003)、磷(按照GB/T 5009.87—2003)、鐵(按照GB/T 5009.90—2003)、錳(按照GB/T 5009.90—2003)、銅(按照GB/T 5009.13—2003第一法)、鋅(按照GB/T 5009.14—2003第一法)。

1.3 數(shù)據(jù)處理和結(jié)果判定

目前國(guó)際上對(duì)于營(yíng)養(yǎng)素的含量是否“等同”無(wú)統(tǒng)一的判定原則，本研究中以“[(轉(zhuǎn)基因小麥中營(yíng)養(yǎng)成分含量-親本小麥中營(yíng)養(yǎng)成分含量)/親本小麥營(yíng)養(yǎng)成分含量]≤±20%，則判定兩種小麥的營(yíng)養(yǎng)成分含量基本等同”為標(biāo)準(zhǔn)[5]，對(duì)轉(zhuǎn)基因小麥的營(yíng)養(yǎng)成分進(jìn)行分析，并參考OECD的參考范圍[6]。

2 結(jié)果與分析

2.1 主要營(yíng)養(yǎng)素含量

由表1可見(jiàn)，轉(zhuǎn)基因小麥MG11-1的總膳食纖維與親本小麥相比略有升高，其他主要營(yíng)養(yǎng)素含量轉(zhuǎn)基因小麥與親本小麥之間無(wú)明顯差別。與OECD推薦的參考范圍相比，除脂肪含量外，轉(zhuǎn)基因小麥與親本小麥的主要營(yíng)養(yǎng)成分含量均在OECD推薦的參考范圍內(nèi)。

表1 轉(zhuǎn)基因小麥與親本小麥的主要營(yíng)養(yǎng)素含量

注：a來(lái)源：OECD，2015

2.2 脂肪酸含量

由表2可見(jiàn)，轉(zhuǎn)基因小麥MG11-1與親本小麥的各脂肪酸含量均無(wú)明顯差別。對(duì)于小麥脂肪酸含量，OECD未給出小麥各脂肪酸具體含量，而推薦了代表性脂肪酸的構(gòu)成比，將各脂肪酸測(cè)定數(shù)據(jù)換算后可見(jiàn)轉(zhuǎn)基因小麥和親本小麥的各脂肪酸構(gòu)成比均在OECD推薦的參考范圍內(nèi)。

2.3 氨基酸含量

由表3可見(jiàn)，轉(zhuǎn)基因小麥與親本小麥的各氨基酸含量均無(wú)明顯差別。OECD未給出小麥氨基酸含量的參考范圍，但推薦了小麥中氨基酸與小麥總蛋白的構(gòu)成比，按本試驗(yàn)測(cè)定的氨基酸與總蛋白含量進(jìn)行換算后，轉(zhuǎn)基因小麥和親本小麥的各氨基酸構(gòu)成比基本在OECD推薦的參考范圍內(nèi)。

2.4 維生素含量

由表4可見(jiàn)，轉(zhuǎn)基因小麥的泛酸、葉酸、維生素B12含量與親本小麥相比略有升高。對(duì)于給出參考范圍的各維生素，除α-維生素E和維生素E外，其他均在OECD推薦的參考范圍內(nèi)。

表2 轉(zhuǎn)基因小麥與親本小麥的脂肪酸含量

注：a由轉(zhuǎn)基因小麥和親本小麥各脂肪酸含量與相應(yīng)總脂肪酸含量相比，換算而得各脂肪酸構(gòu)成比。b來(lái)源：OECD，2015

表3 轉(zhuǎn)基因小麥與親本小麥的氨基酸含量

注：a由轉(zhuǎn)基因小麥和親本小麥各氨基酸含量的實(shí)測(cè)值與相應(yīng)的蛋白質(zhì)含量相比，計(jì)算得出各氨基酸的構(gòu)成比。b來(lái)源：OECD，2015

表4 轉(zhuǎn)基因小麥與親本小麥的維生素含量

注：a來(lái)源：OECD，2015

2.5 礦物質(zhì)含量

由表5可見(jiàn)，轉(zhuǎn)基因小麥與親本小麥的礦物質(zhì)含量無(wú)明顯差別。因生長(zhǎng)地區(qū)、環(huán)境、土壤和施肥等條件不同，小麥礦物質(zhì)含量相差很大，因此OECD未給出小麥礦物質(zhì)含量的參考范圍。

表5 轉(zhuǎn)基因小麥與親本小麥的礦物質(zhì)含量

3 結(jié)論與討論

轉(zhuǎn)基因作物問(wèn)世以來(lái)，其安全性一直備受關(guān)注。目前國(guó)際上進(jìn)行轉(zhuǎn)基因食品的安全性評(píng)價(jià)主要遵循實(shí)質(zhì)等同原則，該原則于1993年由OECD提議首次將“實(shí)質(zhì)等同性”[7]應(yīng)用于食品的安全性評(píng)價(jià)中，是轉(zhuǎn)基因食品安全性評(píng)價(jià)過(guò)程中的關(guān)鍵步驟。

目前應(yīng)用實(shí)質(zhì)等同性原則已對(duì)多種轉(zhuǎn)基因作物的安全性進(jìn)行了評(píng)價(jià)，在營(yíng)養(yǎng)成分分析方面，朱亞熙等[8]研究發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)奶草甘膦基因玉米的常規(guī)營(yíng)養(yǎng)成分、脂肪酸、氨基酸、礦物質(zhì)、維生素等營(yíng)養(yǎng)成分含量均不低于親本玉米，沒(méi)有因奶草甘膦基因的插入而導(dǎo)致玉米營(yíng)養(yǎng)成分的改變。李敏等[9]研究發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)抗性淀粉基因大米與親本大米的營(yíng)養(yǎng)成分沒(méi)有明顯差別，兩者具有實(shí)質(zhì)等同性。劉婷婷等[10]研究發(fā)現(xiàn)，非轉(zhuǎn)基因和轉(zhuǎn)GmDREB3基因小麥樣品的17種氨基酸含量不存在顯著性差異。

本次研究將轉(zhuǎn)抗旱基因小麥和親本小麥的主要營(yíng)養(yǎng)成分進(jìn)行了比較和分析，并與OECD推薦的小麥主要營(yíng)養(yǎng)成分的參考范圍進(jìn)行了比較。結(jié)果顯示，與OECD推薦的參考范圍相比，轉(zhuǎn)基因小麥和親本小麥的脂肪、α-維生素E和維生素E含量與OECD推薦量不完全一致，其余營(yíng)養(yǎng)成分的檢測(cè)結(jié)果基本在OECD推薦的參考范圍內(nèi)。對(duì)于小麥中脂肪和維生素E含量，韓杰華等[11]研究顯示，我國(guó)甘肅生產(chǎn)的8種小麥的脂肪含量在1.0%～3.5%，劉慧芳等[12]報(bào)道晉麥21的維生素E含量為14.2mg/kg，上述報(bào)道的研究結(jié)果與本試驗(yàn)的檢測(cè)結(jié)果相似，小麥中脂肪和維生素E含量均不在OECD推薦的參考范圍內(nèi)，OECD制定小麥營(yíng)養(yǎng)成分含量主要參考了美國(guó)、新西蘭、歐盟等國(guó)家的結(jié)果。由此可見(jiàn)，不同國(guó)家、不同地區(qū)小麥個(gè)別營(yíng)養(yǎng)素含量存在細(xì)微的差別。轉(zhuǎn)基因小麥與親本小麥的營(yíng)養(yǎng)成分相比，大部分營(yíng)養(yǎng)成分之間含量沒(méi)有明顯差別，個(gè)別營(yíng)養(yǎng)成分如總膳食纖維、泛酸、葉酸、維生素B12含量還高于親本小麥，說(shuō)明轉(zhuǎn)抗旱基因小麥沒(méi)有因?yàn)榭购祷虻牟迦攵鴮?dǎo)致?tīng)I(yíng)養(yǎng)成分的改變，因此認(rèn)為兩者之間營(yíng)養(yǎng)成分具有實(shí)質(zhì)等同性?！?/p>

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