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    科學(xué)家創(chuàng)制等位基因讓稻米更好吃

    2020-01-19 05:12:05
    中國食品學(xué)報 2020年5期
    關(guān)鍵詞:食味直鏈稻米

    4月27日,《植物生物技術(shù)雜志》 在線發(fā)布了揚州大學(xué)農(nóng)學(xué)院教授劉巧泉團隊創(chuàng)制的多個微調(diào)直鏈淀粉含量的新Wx 等位基因,為優(yōu)質(zhì)育種提供了新種質(zhì)與新方法。

    論文通訊作者劉巧泉介紹,水稻是世界上最主要的糧食作物之一?!笆巢粎捑?,膾不厭細(xì)”,追求“舌尖上的美味”,是邁向全面小康社會進程中的人們享受精致生活的需求。與品質(zhì)性狀相關(guān)的“舌尖上的基因”分子機制研究已成為水稻育種最重要考慮因素之一。

    蠟質(zhì)基因(Wx)是控制水稻胚乳直鏈淀粉合成、影響稻米蒸煮食味品質(zhì)的關(guān)鍵因子,Wx 變異是水稻直鏈淀粉含量變化和蒸煮食味品質(zhì)多樣性的主要原因。劉巧泉團隊前期研究證實,栽培水稻馴化過程中存在直鏈淀粉含量由高到低,即稻米蒸煮食味品質(zhì)由低到高的演變趨勢。

    近幾十年來,利用特定的Wx 等位基因(如Wxb、Wxin 和Wxmp 等)適當(dāng)降低直鏈淀粉含量以提升稻米蒸煮食味品質(zhì),是稻米品質(zhì)改良育種取得重大進展的主要原因。

    直鏈淀粉含量過高的稻米往往表現(xiàn)為蒸煮食味品質(zhì)較差,過低則使米飯?zhí)常矣绊懙久椎耐庥^品質(zhì)。當(dāng)前育種家迫切需要可在現(xiàn)有廣泛應(yīng)用的Wx 等位基因基礎(chǔ)上微調(diào)其表達(dá),進而適度調(diào)控蒸煮食味品質(zhì)的新種質(zhì)和新技術(shù)。

    劉巧泉團隊通過CRISPR/Cas9 技術(shù)編輯水稻W(wǎng)x 基因啟動子上的關(guān)鍵順式作用元件,通過表達(dá)分析和啟動子活性的體外驗證,結(jié)果證實編輯該位點確實可以適度調(diào)節(jié)Wx 基因的表達(dá)。在不同氣候條件下,新的Wx 等位變異材料表現(xiàn)出不同的變化趨勢。

    劉巧泉說,上述研究提供了一個可有效溫和調(diào)節(jié)Wx 基因表達(dá)的啟動子靶位點。以此為基礎(chǔ),他們還創(chuàng)制了6 種農(nóng)藝性狀良好的新Wx 等位基因及其新種質(zhì),有潛力應(yīng)用于稻米品質(zhì)改良育種。

    研究發(fā)現(xiàn),在已克隆的所有Wx 等位基因中,該靶位點序列非常保守。在不同Wx 等位基因中編輯該位點將有機會獲得更多微調(diào)蒸煮食味品質(zhì)的新Wx 等位基因。編輯基因的核心啟動子可能是一種適度調(diào)節(jié)目的基因表達(dá)的通用型方法。相關(guān)論文信息:https://doi.org/10.1111/pbi.13391。

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