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科学家们发现了一种去除土豆和西红柿中有毒化合物的方法，使它们更安全食用，更容易储存。这一突破可以减少食物浪费，提高外太空等极端环境下的作物种植水平。
科学家们发现了一种去除土豆中有毒化合物的方法，使它们更安全食用，更容易储存。这一突破可以减少食物浪费，提高太空和其他极端环境下的作物种植水平。
马铃薯植物自然产生的化学物质可以保护它们免受昆虫的侵害。这种化学物质被称为甾体糖生物碱（SGAs），在马铃薯皮的绿色部分和发芽区域中含量很高。它们使得土豆对昆虫和人类都不安全。
“这些化合物对植物抵御昆虫至关重要，但它们使这些作物的某些部分无法食用，”领导这项研究的UCR分子生物化学家Adam Jozwiak说。“现在我们已经发现了生物合成途径，我们有可能创造出只在叶子中产生这些化合物的植物，同时保证可食用部分的安全。”
即使在马铃薯收获后，阳光也能诱导马铃薯块茎（马铃薯植物中可食用的部分）产生SGAs。通过确定SGA产生的关键遗传机制，加州大学河滨分校的研究人员可能能够在保持植物自然防御的同时减少土豆的毒性。将SGA从土豆中去除也将使它们更容易在露天储存和运输。
这项发表在《科学》杂志上的研究重点是一种名为“GAME15”的蛋白质，它在指导植物产生SGAs方面起着关键作用。这种蛋白质既是一种酶，也是一个支架，将其他酶组织成一个“转化工厂”，有效地产生SGAs，同时防止有毒化合物泄漏到植物细胞的其他部分，在那里它们会造成严重破坏。
西红柿也会产生SGAs，主要存在于未成熟的绿色果实中，以及植物的叶子、茎和根中。当研究人员沉默番茄中的GAME15基因时，他们消除了SGA的产生，但也使植物对害虫非常敏感。
通过设计植物来控制SGAs产生的时间和地点，例如，在叶子中而不是土豆本身，研究人员设想可以储存没有阳光照射毒性风险的作物。
“你可以把土豆储存在厨房里，不用担心暴露在阳光下，这会使它们产生更多的SGAs。然后你可以随时吃它们，减少食物浪费，”Jozwiak说。
此外，这一发现还可以在太空任务或垂直农业系统等有限空间环境中使用其他植物部位（如叶子）作为食物。“对于太空农业来说，植物的每个部分都可能需要可食用，这些发现特别有希望，”Jozwiak说。
该团队通过最初在烟草植物中重现SGA的生产过程获得了这些见解。令人惊讶的是，他们发现，在进化过程中，蛋白质从质膜或高尔基体（负责产生对细胞生长至关重要的细胞壁成分）重定向到内质网（细胞中开始产生毒素的一部分）。
Jozwiak说：“从本质上讲，植物借鉴了自己的经验来创造GAME15。我们没有料到会发现植物劫持生产细胞壁所需的蛋白质。”
未成熟的绿色水果可能有毒，但在成熟过程中，这些分子会转化为可食用的东西。通过将SGAs限制在植物的不可食用部分，农民和消费者都可以从更安全、更通用的作物中受益。
“我们的研究表明，植物已经进化出了平衡生长、繁殖和防御的巧妙方法，”Jozwiak说。“了解这些系统使我们能够重新设计作物，以满足现代需求，而不会损害它们茁壮成长的能力。”
这项研究是由以色列魏茨曼科学研究所、神户大学、理研可持续资源科学中心和日本大阪大学的研究人员通力合作完成的。该小组的发现不仅为更健康的食物带来了希望，而且代表了可持续农业和太空探索的飞跃。
“我们对这一发现的潜力感到兴奋，”Jozwiak说。想想我们现在如何能大大延长土豆等作物的保质期，减少地球上的食物浪费，这是令人兴奋的。”
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