【植物基因】提升飲食中的類胡蘿蔔素的新方法
■知道10月16日是世界糧食日（World Food Day）嗎？根據世界衛生組織的資料，維生素A缺乏每年導致25萬至50萬兒童失明，其中有一半的孩子在失去視力之後的一年內死亡。問題最嚴重的地區在撒哈拉以南非洲地區（Sub-Saharan Africa），在這裡白玉米是主食，但是白玉米所含的原維生素A（provitamin A，又稱為β-類胡蘿蔔素，人體可以轉化為維生素A）極少。
撰文｜葉綠舒
除了造成兒童失明以外，飲食中的類胡蘿蔔素不足可能會導致老人的黃斑變性（macular degeneration），這在歐洲和美國是導致老年人失明的主要原因。除了跟眼睛健康有關以外，維生素A對免疫系統也非常重要，另外也跟一些賀爾蒙的合成有關。
過去，為了改善非洲居民飲食中缺乏類胡蘿蔔素的狀況，Ingo Potrykus與Peter Beyer兩位博士，在1992年開始了一個為期八年的奮鬥：將整個合成類胡蘿蔔素的途徑（共計四個基因），以轉殖的方法送入稻米中。
雖然他們最後成功的製造了「黃金米」（golden rice），但是黃金米卻不受社會大眾青睞。綠色和平組織首先公開反對黃金米的栽種與食用，而民眾受到廣大輿論的影響，也都認為黃金米對人體無益有害，甚至在去年（2013）8月8日，當第二代的黃金米在菲律賓呂宋島試種時，也遭到當地民眾破壞。
在2008年，Ingo Potrykus博士受訪時，曾經很洩氣地說，不知道他有生之年是否能看到黃金米被正式種植在田裡、端上餐桌，來改善非洲孩子的營養狀況。雖然黃金米因為轉殖的因素使它不被接受，但就改善非洲孩子的營養狀況這方面，最近普渡大學的研究團隊似乎有了好消息。
普渡大學的Torbert Rocheford博士以及他們的研究團隊，在玉米中發現了兩組基因，可在自然狀況（非轉殖）下提升玉米的維生素A含量，這個發現對於發展中國家對抗維生素A缺乏症以及老人視網膜黃斑變性可能會大有幫助。透過選擇適當的基因變異，讓營養差的白玉米轉為有高水平的前維生素A（provitamin A，人體可以轉化為維生素A）的橘色生物強化玉米。
雖然早已經有能夠表現類胡蘿蔔素的玉米品種，但因為它是黃色的，而在非洲當地，黃色玉米是給動物吃的。因此，非洲居民對於黃色玉米接受度很低。
所以，雖然先前研究團隊已經發現了兩個跟類胡蘿蔔素合成相關的基因（lcyE 與 crtRB1），但是研究團隊並不覺得可以就此打住。這次，他們找了200個品系的玉米，運用統計分析及預測模型，終於又發現了兩個跟類胡蘿蔔素合成相關的基因組：zep1 與 lut1。而在這兩個基因組中，研究團隊找到了兩個相關的基因：dxs2 與 lut5。
圖片來源：Purdue
研究團隊說，用視覺來選擇顏色偏深橘色的玉米，對照上玉米基因體的資訊，再以統計分析的方法來預測，不僅幫助他們培育出富含類胡蘿蔔素的深橘色玉米，也讓研究團隊找到更多在玉米中與合成類胡蘿蔔素相關的基因們。
目前已有許多不同的橘色玉米品種在贊比亞、辛巴威、奈及利亞和加納生長。預計在2016年，會有可以開放授粉的品種在美國種植。
雖然Potrykus博士或許無法在有生之年看到他的黃金米被種植在田間，但是普渡大學的新種玉米已經在非洲生長，而除了新種的玉米之外，台灣的農試所歷經9年時間，以誘變育種的方式由台農67號，選種培育出含有五種類胡蘿蔔素的台農76號黃金米，雖然它的類胡蘿蔔素含量尚未確認，但是這新種的稻米，應該也是改善非洲居民營養狀況的好方法之一吧！
參考文獻：Natural gene selection can produce orange corn rich in provitamin A for Africa, U.S. Purdue University.
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作者：葉綠舒 慈濟大學生命科學系助理教授，科教中心特約寫手，從事科普文章寫作。