轉GmDREB3基因抗旱小麥與親本小麥的營養成分比較與分析

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

(中國疾病預防控制中心營養與健康所，北京 100050)

為減少干旱對作物造成的影響，學者們進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為創造小麥新品種開創了新的途徑，導入在植物干旱脅迫中起重要作用的轉錄因子脫水應答元件結合(DREB)基因，是近幾年植物耐旱基因工程研究的重要方向[1]。

DREB類轉錄因子屬于AP2/EREBP轉錄因子家族，能夠特異性地與抗逆基因啟動子區DRE/CRT元件結合，調控參與干旱、高鹽等脅迫反應的抗逆基因的表達，增強植物的抗逆性。到目前為止，通過基因工程技術轉入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]。本課題的研究對象為轉GmDREB3基因抗旱小麥，該小麥由中國農科院作物研究所從有持久耐鹽性的大豆品種鐵豐8號中克隆了DREB類轉錄因子基因GmDREB3，通過基因槍轉化導入我國小麥主產區推廣小麥品種-濟麥22而獲得，為保障轉基因小麥新品種食用的安全性，本研究對轉GmDREB3基因小麥和親本小麥的營養成分進行了比較和分析。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

轉GmDREB3基因抗旱小麥(MG11-1)和親本小麥(濟麥22)由中國農業科學研究院作物科學研究所提供，由山東省農科院和山西省農科院培育。

1.2 試驗方法

本試驗檢測指標由中國疾病預防控制中心營養與健康所和北京市營養源研究所共同完成。

1.2.1常規營養成分檢測 水分測定按照GB 5009.3—2010；蛋白質測定按照GB 5009.5—2010；脂肪測定按照GB/T 5009.6—2003；灰分測定按照GB 5009.4—2010；粗纖維的測定按照GB/T 5009.10—2003；碳水化合物按減差法計算[4]。

1.2.2脂肪酸測定 脂肪酸測定采用氣相色譜法，按照GB/T17337—2008。

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

1.2.4維生素測定 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礦物質測定 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 數據處理和結果判定

目前國際上對于營養素的含量是否“等同”無統一的判定原則，本研究中以“[(轉基因小麥中營養成分含量-親本小麥中營養成分含量)/親本小麥營養成分含量]≤±20%，則判定兩種小麥的營養成分含量基本等同”為標準[5]，對轉基因小麥的營養成分進行分析，并參考OECD的參考范圍[6]。

2 結果與分析

2.1 主要營養素含量

由表1可見，轉基因小麥MG11-1的總膳食纖維與親本小麥相比略有升高，其他主要營養素含量轉基因小麥與親本小麥之間無明顯差別。與OECD推薦的參考范圍相比，除脂肪含量外，轉基因小麥與親本小麥的主要營養成分含量均在OECD推薦的參考范圍內。

表1 轉基因小麥與親本小麥的主要營養素含量

注：a來源：OECD，2015

2.2 脂肪酸含量

由表2可見，轉基因小麥MG11-1與親本小麥的各脂肪酸含量均無明顯差別。對于小麥脂肪酸含量，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成比，將各脂肪酸測定數據換算后可見轉基因小麥和親本小麥的各脂肪酸構成比均在OECD推薦的參考范圍內。

2.3 氨基酸含量

由表3可見，轉基因小麥與親本小麥的各氨基酸含量均無明顯差別。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成比，按本試驗測定的氨基酸與總蛋白含量進行換算后，轉基因小麥和親本小麥的各氨基酸構成比基本在OECD推薦的參考范圍內。

2.4 維生素含量

由表4可見，轉基因小麥的泛酸、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。

表2 轉基因小麥與親本小麥的脂肪酸含量

注：a由轉基因小麥和親本小麥各脂肪酸含量與相應總脂肪酸含量相比，換算而得各脂肪酸構成比。b來源：OECD，2015

表3 轉基因小麥與親本小麥的氨基酸含量

注：a由轉基因小麥和親本小麥各氨基酸含量的實測值與相應的蛋白質含量相比，計算得出各氨基酸的構成比。b來源：OECD，2015

表4 轉基因小麥與親本小麥的維生素含量

注：a來源：OECD，2015

2.5 礦物質含量

由表5可見，轉基因小麥與親本小麥的礦物質含量無明顯差別。因生長地區、環境、土壤和施肥等條件不同，小麥礦物質含量相差很大，因此OECD未給出小麥礦物質含量的參考范圍。

表5 轉基因小麥與親本小麥的礦物質含量

3 結論與討論

轉基因作物問世以來，其安全性一直備受關注。目前國際上進行轉基因食品的安全性評價主要遵循實質等同原則，該原則于1993年由OECD提議首次將“實質等同性”[7]應用于食品的安全性評價中，是轉基因食品安全性評價過程中的關鍵步驟。

目前應用實質等同性原則已對多種轉基因作物的安全性進行了評價，在營養成分分析方面，朱亞熙等[8]研究發現，轉奶草甘膦基因玉米的常規營養成分、脂肪酸、氨基酸、礦物質、維生素等營養成分含量均不低于親本玉米，沒有因奶草甘膦基因的插入而導致玉米營養成分的改變。李敏等[9]研究發現，轉抗性淀粉基因大米與親本大米的營養成分沒有明顯差別，兩者具有實質等同性。劉婷婷等[10]研究發現，非轉基因和轉GmDREB3基因小麥樣品的17種氨基酸含量不存在顯著性差異。

本次研究將轉抗旱基因小麥和親本小麥的主要營養成分進行了比較和分析，并與OECD推薦的小麥主要營養成分的參考范圍進行了比較。結果顯示，與OECD推薦的參考范圍相比，轉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，其余營養成分的檢測結果基本在OECD推薦的參考范圍內。對于小麥中脂肪和維生素E含量，韓杰華等[11]研究顯示，我國甘肅生產的8種小麥的脂肪含量在1.0%～3.5%，劉慧芳等[12]報道晉麥21的維生素E含量為14.2mg/kg，上述報道的研究結果與本試驗的檢測結果相似，小麥中脂肪和維生素E含量均不在OECD推薦的參考范圍內，OECD制定小麥營養成分含量主要參考了美國、新西蘭、歐盟等國家的結果。由此可見，不同國家、不同地區小麥個別營養素含量存在細微的差別。轉基因小麥與親本小麥的營養成分相比，大部分營養成分之間含量沒有明顯差別，個別營養成分如總膳食纖維、泛酸、葉酸、維生素B12含量還高于親本小麥，說明轉抗旱基因小麥沒有因為抗旱基因的插入而導致營養成分的改變，因此認為兩者之間營養成分具有實質等同性。◇

[1]Mallikarjuna G，Mallikarjuna K，Reddy MK，et al.Expression of OsDREB2A transcription factor confers enhanced dehydration and salt stress tolerance in rice(Oryza sativa L)[J].Biotechnol Lett，2011.33(8)：1689-1697.

[2]Liu Q，Kasuga M，Sakuma Y，et al.Two transcription factors，DREB1 and DREB2，with an EREBP/AP2 DNA binding domain separate two cellular signal transduction pathways in drought- and low- temperature responsive gene expression，respectively，in Aratidopsis[J].Plant Cell，1998，10(8)：1391-1406.

[3]Li XP，Tian AG，Luo GZ，et al.Soybean DRE-binding transcription factors that are responsive to abiotic stresses[J].Theoretical and Applied Genetics，2005，110(8)：1355-1362.

[4]楊月欣，中國食物成分表 2004[M].北京：北京大學醫學出版社，2005.

[5]Han JH，Yang YX，Chen SR，et al.Comparison of nutrient composition of parental rice and rice genetically modified with cowpea trypsin inhibitor in China[J].Journal of Food Composition and Analysis，2005，18(4)：297-302.

[6]OECD(2015)，safety assessment of foods and feeds derived from transgenic crops，volume 1，novel food and feed safety，OECD publishing，Paris[S].http：//dx.doi.org/10.1787/ 9789264180147-en.

[7]OECD.Safety evaluation of food derived by modern biotechnology：Concepts and principles.Organisation for Economic Co-operation and Development(OECD)[Z]Paris，1993.

[8]朱亞熙，賀曉云，馬麗艷，等.轉G2-aroA基因耐草甘膦玉米和非轉基因玉米營養成分的比較分析[J].中國食物與營養，2012，18(9)：65-66.

[9]李敏，樸建華，楊曉光.抗性淀粉轉基因大米和親本大米和親本大米營養成分的比較研究[J].科學技術與工程，2009，9(7)：1847-1849.

[10]劉婷婷，邢青斌，程家麗，等.非轉基因和轉基因小麥中氨基酸含量的分析及比較[J].中國食物與營養，2017，23(4)：56-58.

[11]韓杰華，楊敏，張克平，等，甘肅主產小麥3種成分分析[J].甘肅科技，2014，30(24)：150-152.

[12]劉慧芳，張名位，池建偉，等.黑色食品新資源河東烏麥營養成分的評價[J].中國糧油學報，1999，14(2)：1-3.