2015 年知乎「自然科学」领域产生了哪些优质回答及用户？
利益相关：WUR植物育种组土豆晚疫病方向PhD student @陆旭 和 @真霸道总裁 已经把RNAi部分解释的非常详细，而且@真霸道总裁 把天冬酰胺+糖产生丙烯酰胺的过程解释的也很详细，但是感觉对于非专业的人来说不太容易看懂，所以想试着用更易懂的方式来回答这个问题。 首先要先明确一个事情，Innate土豆有两个性状，一个是能减少运输和储藏过程中挤压导致的发黑，另一个是在减少烹饪（主要是油炸）过程中潜在致癌物质丙烯酰胺的形成。所以我们先从这个问题下手：为什么我们需要这种Innate土豆？ 1. 为什么我们需要这种Innate土豆？ Innate土豆改善了两个重要的性状：1. 这种土豆可以减少积压导致的黑斑，目前，成千上万吨的土豆都因为压过的土豆都无法进入市场，导致了每年上百万美元的损失。这个性状同样可以防止在土豆切开后变成棕色。2. 这种土豆减少了丙烯酰胺(acrylamide)，这种物质在淀粉食物的油炸过程中会产生，并且被怀疑有致癌作用。 让我们来看看这些改善意味着什么： 2. 为什么叫innate potato? Innate是Simplot持有的专利技术，可以通过土豆本身的基因实现有利的性状，而不使用来自其他物种的外源基因。通过这种技术得到的土豆不会有环境危害，不会对其他物种产生危害，并且在大规模的田间测试中也表现的普通的土豆一样。 3. 为什么说Innate土豆能减少致癌物质？ 在食品工业里有一个很重要的术语，叫做美拉德反应 (Maillard)（图1）, 在土豆加热的事后就会产生这个反应，天冬酰胺(Asparagine)是一种氨基酸，当它和还原性糖(土豆中大量的淀粉转化而成的葡萄糖和果糖)共同加热的情况下(比如炸薯条),就会发生美拉德反应产生丙烯酰胺(Acrylamide),而丙烯酰胺是潜在的致癌物质。所以减少天冬酰胺，或者减少糖都可以减少丙烯酰胺的产生（图2） 图1：烤过得香肠又焦又香，这就是美拉德反应。（图片来自wiki, 美拉德反应词条） 图2：天冬酰胺+糖——>丙烯酰胺 3. 通过RNAi减少土豆挤压后变黑和油炸后产生潜在致癌物质的原理： 这个插入的基因来自栽培土豆或者野生土豆(可杂交的亲缘物种)。在插入土豆基因组的时候没有引入外源基因，没有抗生素标记和载体骨架序列。使用的载体叫做PSIM1278, 将两个有沉默功能的模块转入土豆。第一个模块的表达可以降低天冬酰胺合成酶-1(asparagine synthetase-1, Asn1)和多酚氧化酶(polyphenol oxidase-5，Ppo5)基因的转录水平，因此限制了潜在致癌物质丙烯酰胺前提天冬酰胺的形成， 同时还影响了导致土豆挤压后变黑的多酚氧化酶的产生。 第二个模块里同样包含两个功能，一个是通过下调磷酸化酶(phosphorylase-L)和淀粉相关的基因(R1)的转录水平从而减少还原性糖的形成。这个性状是通过减慢淀粉转化成还原性糖(比如葡萄糖和果糖)的速度。转进这两个模块的好处是可以改善品质，尤其是保持颜色，比如消费者喜欢的金黄色的炸薯。同时，也通过减少了和氨基酸反应的还原糖，从而减少了美拉德反应产生的丙烯酰胺。 4. RNAi的原理，见@陆旭 和@真霸道总裁 的答案 负面作用？ 说实话我想不出，如果说转外源基因的话(比如著名的Bt蛋白)反对者会拿出“虫子吃了会死，人吃了会怎样”这种说辞，这次用的可是土豆里本身就存在，且可杂交的的cisgenesis技术。就是说这些基因和性状本身就可能通过传统的杂交育种导入，且遗传背景非常单纯。 对其他物种有无参考意义？ 有！至少从宣传的角度，跟老百姓讲的时候，说这是土豆里本来就有的，可比讲这事从某个细菌里搞出来的毒性蛋白，我们把它放到了水稻里这样的故事让人心安是吧？ Reference: 1. Q&A with Haven Baker on Simplot’s Innate™ Potatoes « Biology Fortified, Inc. 2. 3. 4.