作者:张金山等 来源:《植物学报》 发布时间:2021/4/20 21:25:11
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科学家找到水稻食味品质改善新基因

 

水稻胚乳直链淀粉含量(AC)是稻米重要的品质性状之一,长期以来是衡量稻米食用和烹饪质量(ECQ)的关键指标。AC过高,米饭较硬,食味变差;AC过低会使米饭太粘,且会影响稻米的外观品质。因此,AC含量适中的“软米”类型兼具了所需的优点。

稻米胚乳中直链淀粉主要通过蜡质基因(Wx)编码颗粒结合淀粉合酶I(GBSSI)负责合成,Wx等位基因多样性是稻米AC变化的主要原因之一。目前水稻育种中,仅发现在GBSSI的N末端结构域中有限的氨基酸替换决定了稻米的AC水平,但GBSSI蛋白其它区域氨基酸的替换是否影响稻米AC仍然未知。

近日,山东师范大学和舜丰基因编辑研究院张金山课题组在《植物学报》在线发表研究论文。该研究挖掘出一个稀有Wx等位基因waxyabe2,在不影响其他农艺性状的前提下, AC达到“软米”水平,对稻米的ECQ和外观品质均有显著改善。

研究人员利用两种碱基编辑系统(ABE-NG和CBE-NG),在Wxb等位基因中部区域第7位和第10位外显子上设计了10个靶位点(BE1-BE10)进行编辑。对得到的448株再生苗进行检测,获得Wxb基因序列上共18个碱基的替换,导致GBSSI蛋白15个氨基酸的改变。通过测定,获得了AC范围为0.3%~29.43%(野生型对照为19.87%)的一系列新的Wx等位基因。由此证明,GBSSI蛋白中部区域氨基酸对稻米中的AC可以起到微调作用。重要的是,waxyabe2等位基因(T237A)表现出“软米”的AC,改善了ECQ和外观品质。

此外,该研究成功从waxyabe2后代中分离掉了编辑工具,其农艺性状方面与对照无显著差异。waxyabe2的发现为水稻育种提供了一个可改善稻米品质的新等位基因位点,满足了农作物育种的多样化需求。

据悉,该课题组主要从事基因编辑在水稻性状改良方面的研究工作,率先利用CRISPR/Cas9技术将普通稻米转化为糯米,并利用基因编辑工具筛选发现了miR396e/f低氮条件下维持作物产量的分子机制。本次研究利用碱基编辑技术,进一步获得了能够微调稻米蒸煮食味品质的Wx新等位基因,丰富了稻米品质改良的基因资源库。(来源:中国科学报 王方)

相关论文信息:https://doi.org/10.1111/jipb.13098

 
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