本期专家
张春义
研究员 博士生导师
中国农业科学院生物技术研究所副所长，中国农业科学院协同创新行动及生物技术研究所创新团队首席科学家。
叶酸你习以为常？这些知识你可能并不了解。
有一种食物营养强化剂，名字叫叶酸
叶酸（folates）是一类水溶性B族维生素，包括四氢叶酸（tetrahydrofolate, THF）及其衍生物，是动植物体中参与C1转移反应的重要辅酶，在嘌呤、胸苷酸、DNA、氨基酸和蛋白质的生物合成以及甲基循环中发挥重要作用，也是动植物体生长发育所必需的微量营养素。人类中缺乏形成碟啶的关键酶GTPCHI和形成pABA的关键酶ADCS，所以人类无法自身合成叶酸。
WHO推荐叶酸每日摄入量为400μg，特殊人群为600-800μg。
人类自身无法合成叶酸，找叶酸，问它们
叶酸不能在人体内合成，只能从膳食中摄入。深绿色蔬菜、柑橘类水果、豆类、坚果、动物肝脏等食物内富含天然叶酸。天然叶酸的生物利用率低，只有人工合成叶酸的60%左右。药物、增补剂、强化食品内添加的叶酸多为人工合成叶酸。
叶酸是怎样诞生的
叶酸由蝶呤环、甲氨基苯甲酰环和谷氨酸尾组成，它是一大类具有这样结构的类似化合物的总称。这些化合物之间的区别主要是由于蝶呤环的N5和甲氨基苯甲酰环上的N10位上的修饰不同而形成的。
这些修饰包括甲基、甲酰基、亚胺甲基、N5和N10之间还可以形成亚甲基和次甲基。叶酸的谷氨酸尾数目可以是1个到多个不等，数目多少会影响到参与的酶反应活性的强弱。
叶酸在人体中是怎样工作的
在人类中叶酸通过进入人类的血液系统进而在全身都有分布，它主要参与4大类代谢过程。
首先是一碳代谢的相互转换，进一步参与嘌呤和碟啶的合成。
其次5-M-THF可以参与VB12的形成。
第三是在5-M-THF和VB12的共同参与下，5-M-THF作为甲基供体，形成腺苷甲硫氨酸，进一步参与DNA甲基化和含硫氨基酸的合成。
第四是在消化食物中的胆碱、甜菜碱的时候，甲叉亚甲基四氢叶酸全程参与甘氨酸的裂解过程。
叶酸的缺乏会使上述4个过程都受到干扰而导致人类的各种表型。
身体中发出的叶酸求救信号，请对号入座
1）体内缺乏叶酸时，“一碳基团”的转移可发生障碍，核苷酸特别是胸腺嘧啶脱氧核苷酸的合成减少，更新速率较快的造血系统首先受累，典型症状为巨幼红细胞贫血。
2）叶酸缺乏可以使同型半胱氨酸向蛋氨酸转化出现障碍，进而导致同型半胱氨酸血症。血清高浓度同型半胱氨酸可能是动脉粥样硬化及心血管疾病的重要致病因素之一。
3）神经管畸形，孕早期叶酸缺乏可引起胎儿神经管畸形。
4）先天性心脏畸形，受含叶酸等多种维生素影响较大的心脏畸形的特定类型是室间隔缺损和圆锥动脉干畸形。
5）癌症，流行病学研究发现，叶酸缺乏可致癌症危险性升高，尤其是结肠直肠癌及结肠直肠癌前病变、腺瘤。多吃富含叶酸的新鲜蔬菜水果可以降低家族性大肠癌发生的危险性。
6）研究表明，低的叶酸摄入也导致小鼠的精子细胞的甲基化组发生明显变化，导致怀孕率的降低。
作物叶酸生物强化策略和进展
通过对叶酸代谢途径的改造来实现叶酸生物强化，如加强叶酸合成代谢、促进叶酸稳定性以及回收利用降解产物等方式来提高作物中的叶酸含量。
在增加叶酸利用率方面，可以引入外源的蝶啶还原酶以促进蝶啶的还原再利用，还可以通过鉴定叶酸积累关键调控基因及其优良等位变异，进而通过基因聚合实现作物叶酸生物强化之目的。
基于对叶酸合成及代谢的深入研究，已经通过代谢工程手段成功地获得了叶酸强化的水稻、番茄、小麦、马铃薯和玉米。
叶酸生物强化育种与临床医学结合的无限可能
2）生物强化精准医疗，叶酸增补需个性化。每个人的叶酸利用能力是不同的，叶酸利用能力由每个人的基因决定。叶酸代谢最重要的两个基因是亚甲基四氢叶酸还原酶基因（MTHFR）和甲硫氨酸合成酶还原酶基因（MTRR），这两个基因在我国人群中的突变率高达78%，而携带相关基因突变的人群，即使按常量补充化学合成叶酸，也不能满足机体代谢所需，对于这部分携带基因突变的人群，充足的天然叶酸的摄取就显得尤为重要。所以，叶酸补充剂量以及补充何种形式的叶酸应依据我们每个人的基因情况来确定。
专家及团队介绍
2017年10月，张春义研究员入选国家百千万人才工程，授予“有突出贡献中青年专家”。
团队名称：作物代谢调控与营养强化团队
团队介绍：中国农业科学院生物技术研究所作物代谢调控与营养强化团队围绕建设“健康中国”国家重大需求，以不断增进和改善国民营养健康水平为目标，以玉米、水稻、番茄等主要农作物为对象，针对人体营养健康相关微量营养素及功能因子建立多组学研究方法和体系，提高农作物中目标营养素和功能因子的含量及生物有效性，为生物强化分子设计育种提供技术支撑和理论指导。
团队主要业绩：发表70多篇期刊文章，申请10个发明专利，获得发明专利1项；编写出版了《生物强化在中国》一书，应邀参加7次国际会议并做主题发言。
目前已举办9次项目国际研讨会议，交流作物营养强化项目技术最新成果。对隐性饥饿的危害和微量营养素对人体健康的重要性等方面进行了广泛宣传，提高了公众认知度。 2015年6月30日-7月1日，由张春义研究员申请并担任执行主席，以“满足健康需求的营养型农业” 为主题的第535次香山科学会议国际学术讨论会在北京成功召开。
閱讀更多 農科專家在線 的文章
