减少小麦/面筋和花生的致敏性

研究人员旨在减少小麦中的面筋含量，以减少对患有腹腔疾病和面筋敏感性的个体的变应原性。

美国农业部确定了导致90％的食物过敏的一组“八大”食品。这些食物中有小麦和花生。

美国作物科学学会的成员Sachin Rustgi研究了如何利用育种开发这些食物的低致敏性变种。Rustgi最近在虚拟的2020 ASA-CSSA-SSSA年会上介绍了他的研究。

当然，可以通过避免食用这些食物来预防由小麦和花生引起的过敏反应。“虽然听起来很简单，但实践中却很困难，” Rustgi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。

Rustgi说：“患有食物过敏的人可以努力避免食用食物，但也可能会意外接触过敏原。”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，避免小麦和花生是不容易的，” 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。此处显示的分子在凝胶中传播的方式有助于科学家理解重要特征。

Rustgi和他的同事正在利用植物育种和基因工程来开发小麦和花生的变应原性较低的品种。他们的目标是增加过敏者的饮食选择。

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具有弹性。麸质也有助于面包的耐嚼质地。

但是面筋可以对患有乳糜泻的个体引起免疫反应。此外，其他人会经历非芹菜麸质敏感性，从而导致各种不良症状。

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被嵌入小麦细胞的DNA中。

但是面筋不是一种蛋白质，而是许多不同蛋白质的组合。制作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的这么多部分都在制造面筋中起作用，因此植物育种者很难培育出面筋含量较低的小麦品种。

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。

“当我们开始这项研究时，一个主要的问题是，是否有可能对由如此众多基因控制的特征进行研究，” Rustgi说。

对于花生，情况类似。花生含有16种不同的蛋白质，这些蛋白质被认为是过敏原。

“并不是所有的花生蛋白都具有同等的致敏性，” Rustgi说。四种蛋白质触发了一半以上对花生敏感的个体的过敏反应。

像小麦中的面筋基因一样，花生过敏原基因遍布整个花生DNA。

Rustgi说：“即使采用当前的技术，要实现如此众多的目标也不是一件容易的事。”

Rustgi和研究小组正在对许多小麦和花生品种进行测试，以发现其天然的致敏性低于其他品种。

这些低变应原性品种可以与具有理想特性（例如高产或抗虫性）的农作物品种一起育种。目标是开发可以商业化生产的低变应原性小麦。

除了传统的育种工作外，Rustgi还利用基因工程来减少小麦和花生中的过敏原蛋白。

例如，一项名为CRISPR的技术可使科学家对细胞的DNA进行非常精确的改变。

Rustgi正在使用CRISPR靶向小麦的面筋基因。CRISPR技术的最新改进使研究人员可以立即靶向许多基因。

CRISPR靶向的基因发生了改变或突变。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使小麦的面筋含量大大降低。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面筋的生产是如何调节的。事实证明，一种蛋白质可作为许多面筋基因的“主要调节剂”。

这很重要，因为破坏此主调节器可能会导致小麦中的麸质减少。与尝试破坏几个面筋基因相比，靶向单个基因要容易得多。

Rustgi说：“小麦和花生是许多蛋白质的主要来源，尤其是生活在资源匮乏条件下的蛋白质。”“找到负担得起的方式使所有人都能食用小麦和花生非常重要。”

开发降低过敏原水平的小麦和花生是朝着这一目标迈出的关键一步。

Rustgi说：“这些农作物还可以减少意外接触过敏原的机会。”“此外，如果确实发生暴露，它们将限制反应的严重性。”

Sachin Rustgi是克莱姆森大学（Clemson University）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，生命科学发现基金会以及克莱姆森大学的支持。2020年ASA-CSSA-SSSA年度会议由美国农艺学会，美国作物科学学会和美国土壤科学学会主办。