3.1.1蛋白质类食品
蛋白质是人类赖以生存的营养素之一,植物是人类的主要蛋白供应源,蛋白原料中有65%来自植物。与动物蛋白相比,植物蛋白的生产成本低,而且便于运输和贮藏,然而其营养也较低。谷类蛋白质中赖氨酸(Lys)和色氨酸(Trp),豆类蛋白质中蛋氨酸(Met)和半光氨酸(Cys)等一些人类所必需的氨基酸含量较低。通过采用基因导入技术,即通过把人工合成基因、同源基因或异源基因导入植物细胞的途径,可获得高产蛋白质的作物或高产氨基酸的作物。
Yang等合成了一个292个by的能编码高含量必需氨基酸DNA (high essential amina acid ecoding DNA),再把HEAAC-DNA导入马铃薯细胞中去,该基因在马铃薯细胞中能表达,表达水平为HEAA蛋白占总蛋白的0.35%。1990年Clercq等用Met密码子序列取代了拟南芥菜2s白蛋白的可复区域,所获得的转基因拟南芥菜可生产富含Met的2s白蛋白。这些工作说明通过导入人工合成基因来修饰编码蛋白质的基因序列,来提高蛋白质中必需氨基酸含量是可行的。
植物体中有一些含量较低,但氨基酸组成却十分合理的蛋白质,如果能把编码这些蛋白质的基因分离出来,并重复导入同种植物中去使其过量表达,理论上就可以大大提高蛋白质中必需氨基酸含量及其营养价值。小麦中有一富含赖氨酸((Lys)的蛋白质,在其270位到370位区间有富含赖氨酸((Lys)的片断,Singh在1993年成功地克隆了编码该蛋白质的。DNA,并把该基因确定为小麦蛋白质工程的内源目的基因。目前同源基因的研究工作尚停留在目的基因的分离和监定阶段。
异源基因是指从分类学关系较远的植物中分离获得的目的基因。巴西豆BN2s白蛋白富含Met (18%)和Cys(8%), Altenabch在1991年把巴西豆编码BN2s白蛋白的基因转移到烟草和油菜中去,发现BN2 s基因在转基因烟草中和油莱中能很好地表达,表达水平达8%。进一步研究还发现,构建嵌合基因的起动子的种类会影响到BN2 s基因的表达水平。
3.1.2油脂类食品
人类日常生活及饮食所需的油脂高达70%来自植物。高等植物体内脂肪酸的合成由脂肪合成酶(FAS)的多酶体系控制,因而改变FAS的组成就可以改变脂肪酸的链长和饱和度,以获得高品质、安全及营养均衡的植物油。目前,控制脂肪酸链长的几个酶的基因和控制饱和度的一些酶的基因已被克隆成功,并用于研究改善脂肪的品质。如通过导入硬脂酸-ACP脱氢酶的反义基因,可使转基因油菜种子中硬脂酸的含量从2%增加到40%。而将硬脂酞CoA脱饱和酶基因导入作物后,可使转基因作物中的饱和脂肪酸(软脂酸、硬脂酸)的含量有所下降,而不饱和脂肪酸(油酸、亚油酸)的含量则明显增加,其中油酸的含量可增加7倍。除了改变油脂分子的不饱和度外,基因工程技术在改良脂肪酸的链长上也取得了实效。事实上,高油酸含量的转基因大豆及高月桂酸含量的转基因油料作物芥花菜(Canola)在美国已经成为商品化生产的基因工程油料作物品种。
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