北京
報告內容
中國菰米類黃酮生物活性評價及生物合成關鍵基因鑒定與利用
谷物是人類常見的主食，而一些谷物的生物活性和特征顏色是由類黃酮引起的。中國菰米（
Zizania latifolia）是一種歷史悠久的全谷物，在我國已有3000多年的食用歷史。研究表明，中國菰米富含多種酚類化合物，尤其是類黃酮化合物。目前，中國菰米與不同類型稻米之間的類黃酮化合物含量和生物活性差異并不清晰，其類黃酮化合物生物合成關鍵基因也未見相關研究。基于此，本研究以湖北省荊州市、江蘇省淮安市兩產地的中國菰米與4 種稻米為供試材料，研究了中國菰米與稻米的酚類化合物總含量、體外抗氧化活性、體外酶抑制能力的差異，并對中國菰米和水稻進行了類黃酮代謝組比較；研究了中國菰米花后10 d、花后20 d、花后30 d的種皮顏色變化機制，并篩選出了類黃酮化合物生物合成候選基因，對關鍵基因的功能進行驗證。主要研究結果如下：
1、中國菰米與稻米類黃酮化合物含量與抗氧化活性比較
中國菰米的總酚、總黃酮和總原花青素含量顯著高于秈米、粳米和紅米，具有較高的抗氧化活性。采用代謝組學方法比較了中國菰米與稻米的類黃酮含量，共鑒定出159 種類黃酮代謝物，其中差異類黃酮代謝物共78 種，72 種在中國菰米中上調，6 種下調。京都基因與基因組百科全書注釋分類和富集結果表明，差異表達類黃酮代謝物主要與“花青素生物合成”通路有關。與無色稻米和紅米相比，中國菰米更有營養，是一種更好的天然抗氧化劑來源。
2、中國菰米與稻米甲醇提取物的體外酶抑制作用分析
中國菰米與稻米甲醇提取物對α-葡萄糖苷酶、α-淀粉酶、胰脂肪酶和酪氨酸酶均具有體外抑制作用。其中，黑米對4 種酶的抑制作用最強，中國菰米和紅米次之，秈米和粳米最弱。相關性分析表明，中國菰米與稻米甲醇提取物體外酶抑制作用與其總黃酮和總原花青素含量之間具有極顯著正相關性。
3、中國菰米發育過程中種皮顏色變化機制的類黃酮代謝組和蛋白組分析
中國菰米發育過程中種皮顏色由嫩綠色變為棕黑色，總酚和總原花青素含量升高，且與抗氧化活性呈極顯著正相關。代謝組研究發現中國菰米不同發育時期的差異類黃酮代謝物主要富集在“類黃酮生物合成”通路；根據差異類黃酮代謝物含量變化趨勢，推斷其中與種皮顏色變化相關的有80 種。利用比較基因組學在中國菰中鑒定出47 個類黃酮化合物生物合成候選基因，并結合中國菰米蛋白組數據，篩選出了可能與種皮顏色變化相關的1 個LAR和1 個WD40重復蛋白，它們在中國菰米發育過程中的表達量逐漸上調。
4、中國菰米類黃酮合成關鍵基因
ZlRc功能驗證
中國菰米類黃酮合成關鍵基因
ZlRc與水稻
Rc為同源基因，是bHLH轉錄因子。亞細胞定位結果表明，
ZlRc蛋白在細胞核中表達。
ZlRc過表達可使水稻種子的種皮顏色由無色變為棕色，并能夠導致水稻種子中總酚、總黃酮、總原花青素含量的積累和抗氧化活性的提高，說明
ZlRc參與中國菰類黃酮合成代謝調控。
嘉賓介紹
閆寧 研究員
中國農業科學院煙草研究所
閆寧，男，1987年7月出生，博士，研究員，碩士生導師，現為中國農業科學院煙草研究所（中國農業科學院青島特種作物研究中心）青年學術帶頭人、中國作物學會科技服務專家人才、中國作物學會會員和中國食品科學技術學會高級會員。2008年畢業于山東農業大學，獲草業科學學士學位；2013年畢業于浙江大學，獲蔬菜學博士學位。2023年獲得中國農業科學院“青年創新專項”任務資助。
一直致力于菰米等特種作物功能成分研究、功能基因挖掘與種質創新利用及其產業化相關工作。主持國家自然科學基金、山東省自然科學基金、中國農業科學院基本科研業務費專項、蘇州中農院華東農業科技中心科技創新項目等項目16 項。以第一或通信作者發表論文60 篇，包括在《Communications Biology》《Critical Reviews in Food Science and Nutrition》《Food Chemistry》《Food Research International》《Journal of Integrative Plant Biology》《Phytochemistry Reviews》等國際重要期刊發表SCI論文36 篇，被《Chemical Reviews》《Nature Communications》和《PNAS》等期刊引用1 500余次，2 篇入選ESI前1%高被引論文。主編《中國菰和菰黑粉菌功能基因組學研究》《中國菰和茭白基因組學研究》和《中國菰米功能成分研究》等專著，參編英文著作1 部、中文著作8 部。以第一發明人授權國家發明專利4 項，其中3 項實現轉讓。
協助培養博士后3 名；培養碩士生6 名，并獲得北京市和中國農業科學院優秀畢業生以及國家獎學金等榮譽。多次受邀在國際和國內會議作報告。所在團隊榮獲“2022年中國農業科學院成果轉化獎勵優秀團隊”。
實習編輯：成都大學食品與生物工程學院 王明菲；責編：張睿梅
為深入探討未來食品在大食物觀框架下的創新發展機遇與挑戰，促進產學研用各界的交流合作，由北京食品科學研究院、中國肉類食品綜合研究中心、國家市場監督管理總局技術創新中心（動物替代蛋白）及中國食品雜志社《食品科學》雜志、《Food Science and Human Wellness》雜志、《Journal of Future Foods》雜志主辦，西華大學食品與生物工程學院、四川旅游學院烹飪與食品科學工程學院、四川輕化工大學食品與釀酒工程學院、成都大學食品與生物工程學院、成都醫學院檢驗醫學院、四川省農業科學院農產品加工研究所（四川省農業科學院食物與營養健康研究所）、中國農業科學院都市農業研究所、四川大學農產品加工研究院、西昌學院農業科學學院、宿州學院生物與食品工程學院、大連民族大學生命科學學院、北京聯合大學保健食品功能檢測中心共同主辦的“第二屆大食物觀·未來食品科技創新國際研討會”即將于2025年5月24-25日在中國 四川 成都召開。
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為進一步深入探討食品產業在當前復雜多變環境下的高質量發展路徑，并著重關注食品科學、營養安全保障的基礎研究與關鍵技術研發，貫徹落實“大食物觀”和“健康中國2030”國家戰略，北京食品科學研究院和中國食品雜志社《食品科學》雜志、《Food Science and Human Wellness》雜志、《Journal of Future Foods》雜志，將與國際谷物科技協會（ICC）、湖南省食品科學技術學會、湖南省農業科學院農產品加工研究所、湖南農業大學、中南林業科技大學、長沙理工大學、湘潭大學、湖南中醫藥大學、湖南農業大學長沙現代食品創新研究院共同舉辦“第十二屆食品科學國際年會”。本屆年會將于2025年8月9-10日在中國 湖南 長沙召開。
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