在许多热带国家，尤其是撒哈拉以南非洲，木薯是最重要的主粮之一。人们食用富含淀粉的块根，也食用叶片作为蔬菜。两者都必须先煮熟，以去除木薯产生的有毒氰化物。
然而，块根的缺点在于：尽管热量丰富，但总体上所含维生素很少。维生素B6的含量尤其低，以木薯为主食的人若要获得足够的这种重要维生素，每天需食用约1.3千克木薯块根。
非洲的严重缺乏问题
维生素B6缺乏在多个非洲地区普遍存在，这些地区人们的饮食中，木薯往往是唯一的主食。心血管和神经系统疾病以及 与维生素B6缺乏有关。
因此，苏黎世联邦理工学院和日内瓦大学的植物科学家着手寻找提高木薯植株块根和叶片中维生素B6产量的方法。这有助于预防主要食用木薯的人群出现维生素B6缺乏。
转基因品系产生更多维生素B6
他们的项目取得成功：在最新一期《自然生物技术》（Nature Biotechnology）上，科学家们展示了一种新的转基因木薯品种，其维生素含量比普通木薯高出数倍。
“使用改良品种后，每天只需500克煮熟的块根或50克叶片，即可满足每日维生素B6的需求，”苏黎世联邦理工学院植物生物技术教授Wilhelm Gruissem说。这一新型转基因木薯品种的基础，由日内瓦大学的Teresa Fitzpatrick教授开发。她在模式植物拟南芥（Arabidopsis thaliana）中发现了维生素B6的生物合成途径。PDX1和PDX2两种酶参与该维生素的合成。研究人员将相应酶的基因导入木薯基因组，培育出了几个维生素B6含量提高的新木薯品系。
在田间条件下保持稳定
为确定转基因木薯中维生素产量的提高是否稳定且不影响产量，植物科学家在温室和田间试验中进行了为期数年的测试。“重要的是要确定转基因木薯在不同条件下都能持续产出高水平的维生素B6，”Gruissem说。
代谢物检测证实，木薯品系的块根和叶片中维生素B6含量均比普通木薯高出数倍。研究人员还认为，无论植物种植在温室还是田间，维生素B6产量的提高都源于导入基因的活性。即使木薯经过两次营养繁殖后，维生素B6含量提高的性状依然保持稳定。
此前，研究人员分析了来自非洲的数百个不同木薯品种的天然维生素B6含量，但没有一个品种的含量达到转基因品种的水平。
转基因品种中的维生素B6具有生物可利用性，也就是说人体能够很好地吸收和利用，乌得勒支大学的一个研究团队证实了这一点。
可获得的技术
“我们的策略表明，利用拟南芥基因提高重要粮食作物中的维生素B6含量是稳定的，即使在田间条件下也是如此。同样重要的是，要确保发展中国家的实验室能够便捷地获得这项技术，”Hervé Vanderschuren说。他领导了苏黎世联邦理工学院的木薯研究项目，近期出任列日大学植物遗传学教授。
目前尚不清楚维生素B6强化木薯将于何时以及如何送达农民和消费者手中。这一新性状应通过传统植物育种导入农民青睐的品种，或利用基因工程导入选定的品种。
Vanderschuren希望这些工作能够在非洲的实验室中开展。他此前曾在当地培训科学家，并组织研讨会，以在非洲实验室中建立作物转基因改造平台。“我们希望这些平台能够帮助将该技术推广给农民和消费者。”
该提高维生素B6含量的方法未申请专利，因为基因构建体和技术应免费向所有有兴趣的各方开放。
分发与立法方面的挑战
然而，新品种的分发和使用是一大障碍：“至少有两个障碍：发展中国家对转基因作物的立法，以及木薯种子系统的实施，以使所有农民都能获得相关技术，”Vanderschuren说。
他目前正在印度主持一个项目，该项目与瑞士泽利肯的农业、林业和食品科学学院（HAFL）合作开展。他希望该项目能形成指导方针，用于在印度发展可持续的木薯种子系统。“我们在非洲的工作也将受益于这一项目，”他断言。
各国组织以及粮农组织和其他非政府组织目前正在组织木薯茎段的推广，以用于在非洲种植。然而，这位研究人员表示，迫切需要更好、更高效地组织健康植物材料的分发。
在立法方面，转基因木薯（及其他作物）的种植尚未在所有地区受到监管。在乌干达、肯尼亚和尼日利亚等众多非洲国家，政府现已颁布了转基因植物田间试验的立法。“这是确保改良品种能够在田间条件下接受测试的重要一步，”Vanderschuren说。“要允许种植转基因植物，各国议会还需制定进一步的立法。”
不仅仅是一种物质
维生素B6是三种相似分子的混合物，即吡哆醇、吡哆醛和吡哆胺。它们是磷酸吡哆醛的前体，而磷酸吡哆醛是人体中最重要的辅酶之一，参与蛋白质的组装和修饰。人体无法自行合成维生素B6，因此必须通过食物摄入。例如，大豆、燕麦、牛肝和糙米中的维生素B6含量较高。牛油果、坚果和土豆也是良好来源。成年人每日需求量约为1.5毫克至2毫克。
本文与 苏黎世联邦理工学院合作发表。发表并不意味着世界经济论坛认可其中的观点。
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作者：Peter Ruegg，苏黎世联邦理工学院编辑。
图片：埃塞俄比亚农民Mandefro Tesfaye和Tayto Mesfin在Abay的田间收割小麦。路透社/Barry Malone。
