研究人员的目标是降低小麦中的麸质含量，以降低对患有乳糜泻和麸质敏感性的人的过敏性。学分：乔纳森温德姆
美国农业部确定了一组导致 90% 的食物过敏的“八大”食物。这些食物包括小麦和花生。
美国作物科学学会成员 Sachin Rustgi 研究我们如何利用育种来开发这些食物的致敏性较低的品种。 Rustgi 最近在虚拟的 2020 ASA-CSSA-SSSA 年会上介绍了他的研究。
当然，避免这些食物可以预防由小麦和花生引起的过敏反应。 “虽然这听起来很简单，但在实践中却很困难，”Rustgi 说。
避免食用小麦和花生意味着失去健康食品的选择。这两种食物是营养强国。
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尽量避免食用这些食物，但也有可能意外接触过敏原，”Rustgi 说。接触过敏原会导致住院，尤其是对花生过敏的人。
“对于其他人来说，由于地理、文化或经济原因，避免食用小麦和花生并不容易，”Rustgi 解释道。
电泳是一种用于分离 DNA 或蛋白质分子的科学技术。此处显示的分子穿过凝胶的方式有助于科学家了解重要特征。学分：乔纳森温德姆
Rustgi 和他的同事们正在使用植物育种和基因工程来开发对小麦和花生的过敏性较低的品种。他们的目标是为过敏症患者增加食物选择。
对于小麦，研究人员专注于一组称为面筋的蛋白质。
面包粉中的面筋使面团富有弹性。面筋也有助于面包的耐嚼质地。
但麸质会引起乳糜泻患者的免疫反应。此外，其他人会出现非腹腔麸质敏感性，导致各种不良症状。
研究人员一直在尝试培育面筋含量较低的小麦品种。挑战部分在于面筋遗传学的复杂性。制造面筋所需的信息嵌入小麦细胞的 DNA 中。
但面筋不是一种单一的蛋白质——它是一组许多不同的蛋白质。制造单个面筋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 中。由于 DNA 的许多部分在产生面筋中发挥作用，植物育种者很难培育出面筋水平较低的小麦品种。
在这个培养皿中生长的细菌可以帮助将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称为重组 DNA 技术。学分：乔纳森温德姆
“当我们开始这项研究时，一个主要问题是是否有可能研究由这么多基因控制的特征，”Rustgi 说。
对于花生来说，情况类似。花生含有 16 种不同的过敏原蛋白质。
“并非所有的花生蛋白都具有同样的致敏性，”Rustgi 说。超过一半的花生敏感个体有四种蛋白质引发过敏反应。
与小麦中的麸质基因一样，花生过敏原基因也散布在整个花生DNA中。
“即使使用目前的技术，影响这么多目标也不是一件容易的事，”Rustgi 说。
Rustgi 和研究团队正在测试多种小麦和花生品种，以寻找天然比其他品种更不易过敏的品种。
这些低过敏性品种可以与具有理想性状的作物品种一起培育，例如高产或抗虫害。目标是开发可商业化种植的低过敏性小麦。
除了传统的育种工作，Rustgi 还在利用基因工程来减少小麦和花生中的致敏蛋白。
例如，一种称为 CRISPR 的技术可以让科学家对细胞的 DNA 进行非常精确的改变。
Rustgi 正在使用 CRISPR 来靶向小麦中的面筋基因。 CRISPR 技术的最新改进使研究人员可以同时靶向多个基因。
CRISPR靶向的基因发生改变或突变。这意味着细胞不能再“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产生面筋含量显着降低的小麦。类似的方法也适用于花生，”Rustgi 说。
其他方法包括了解小麦细胞中麸质生产是如何受到调节的。事实证明，一种蛋白质可以作为许多麸质基因的“主调节剂”。
这很重要，因为破坏这个主调节器可能会导致小麦中的麸质含量减少。靶向单个基因比尝试破坏多个麸质基因要容易得多。
“小麦和花生是许多人的主要蛋白质来源，尤其是那些生活在资源匮乏条件下的人，”Rustgi 说。 “找到负担得起的方法让所有人都能买到小麦和花生，这一点非常重要。”
开发降低过敏原水平的小麦和花生是实现这一目标的关键一步。
“这些作物还将减少意外接触过敏原，”Rustgi 说。 “而且，如果确实发生接触，它们会限制反应的严重程度。”
Sachin Rustgi 是克莱姆森大学的研究员。这项工作得到了南卡罗来纳州和国家花生委员会、生命科学发现基金和克莱姆森大学的支持。 2020 ASA-CSSA-SSSA年会由美国农学学会、美国作物科学学会、美国土壤科学学会主办。
