调一种比较温和的芥末酱

世界上的芥菜、花椰菜和卷心菜都有一种独特的苦味。有些人认为十字花科植物的味道是他们最强的属性。但即便是在栽培了4000多年的印度和中国,科学家们也一直在试图降低产生刺鼻味道的化合物的浓度。原来,使它们变苦的同一种化合物在某些程度上也使它们有毒。

现在来自三大洲的研究人员,包括来自圣路易斯华盛顿大学的生物学家,已经绘制出一种关键蛋白质的晶体结构图。本月发表在《植物细胞》(the Plant Cell)杂志上的一项研究,首次揭示了这种蛋白质是如何进化的,并在这个具有重要农业意义的植物群体中产生了如此多样的副产品。

这些结果可以与正在进行的育种策略一起使用,以操纵农作物的营养和口味效益。

Joseph Jez杰兹

这项新研究是由印度新德里国家植物基因组研究所(National Institute of Plant Genome Research)的科学家纳文·c·比什特(Naveen C. Bisht)与艺术生物学教授约瑟夫·杰斯(Joseph Jez)长期合作发起的华盛顿大学的科学家,德国耶拿马普化学生态研究所的Jonathan Gershenzon说。

Jez说:“所有的十字花科植物
2,无论是印度芥末、拟南芥、西兰花还是甘蓝芽甘蓝
2,它们都能制造出这些辛辣的、有硫磺味的化合物,葡萄糖甙。”这种化合物长期以来一直被认为是一种天然的害虫防御物质。

“植物需要反击,”杰斯说。“他们什么都做不了,但他们能做出东西来。”

他说:“不同的植物中硫代葡萄糖苷有不同的结构。”“问题一直是,你能否改变他们的模式,创造出新的东西。如果昆虫正在吃你的植物,你能改变外形,得到一些可以防止作物损失的东西吗?”

但是,芥子油酸盐的数量惊人:在十字花科植物中发现了近130种不同的芥子油酸盐。属内的每一种植物都“收集”了几种不同种类的硫代葡萄糖苷
2,它们各自的风味混合物
2都是一种特定蛋白质的次生代谢产物。

几十年来,研究人员已经知道这种蛋白质的核心作用。但在这项研究之前,还没有人能够完成x射线晶体学所必需的详细地图。

和上面的黄色开花植物一样,印度芥末也是世界上许多地方的重要农作物。(图:李松果)

这项新研究由华盛顿大学Jez实验室博士后Roshan Kumar共同领导,利用遗传学、生物化学和结构生物学来帮助解开硫甙进化和多样化的分子基础。

库马尔说:“硫代葡萄糖苷酸是从氨基酸中提取的。“基因延伸是所有油菜中硫代葡萄糖酸盐分布多样性的重要步骤之一。它决定了植物将形成哪种类型的硫代葡萄糖苷。”

在这项新研究中获得的见解,对于收集一种更温和的芥末,或制作一种无苦味西兰花,是重要的一步。

但它会帮助我们吃我们的绿色蔬菜吗?

也许吧。库马尔说,大多数研究人员感兴趣的是在种子中修改硫代葡萄糖苷酸的潜力,而不是在芸苔属植物的茎或叶部分。

世界上主要的油料作物芸苔属及其相关油菜在温带和亚热带地区被用来生产食用油。植物育种家已经设法调整这些作物中葡萄糖酸盐的水平,使富含蛋白质的种子饼剩余物可以用作牛和家禽的饲料补充。

库马尔说:“如果你减少整个植株的硫代葡萄糖苷,它就会变得容易受到害虫和病原体的影响。”“这就是为什么需要对硫代葡萄糖苷进行智能工程。”

Indian Mustard


阅读更多:“甲基硫代烷基苹果酸合成酶进化的分子基础和蛋氨酸衍生的硫代葡萄糖苷酸的多样性,”Kumar等人(2019)。植物细胞。这项工作部分由国家科学基金资助(NSF-MCB-1614539)。

新闻旨在传播有益信息,英文原版地址:https://source.wustl.edu/2019/07/mustering-a-milder-mustard/

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