科研進(jìn)展
高原作物種質(zhì)資源創(chuàng )新與利用研究團隊利用基因編輯獲得不含直鏈淀粉的新型糯大麥種質(zhì)
淀粉作為谷物籽粒的主要儲藏物質(zhì)，包含直鏈淀粉和支鏈淀粉兩種類(lèi)型。這兩者的含量和結構直接決定了籽粒的食用及加工品質(zhì)。傳統的糯性品種，由于其直鏈淀粉含量極低或完全缺失，使得這些谷物易于膨化和糖化，加工性能優(yōu)越，深受市場(chǎng)歡迎。然而，現有的青稞/大麥種質(zhì)資源中，幾乎未見(jiàn)不含直鏈淀粉的品種，這限制了糯性青稞/大麥對加工市場(chǎng)的滿(mǎn)足程度。
通過(guò)定點(diǎn)編輯Waxy基因，中國科學(xué)院西北高原生物研究所高原作物種質(zhì)資源創(chuàng )新與利用研究團隊獲得了功能缺失型突變的大麥編輯系，編輯系胚乳呈磚紅色，胚乳中主要為不飽滿(mǎn)的A型淀粉粒，B型淀粉粒極少，直鏈淀粉含量降至零，支鏈淀粉含量維持在31.73%。這一變化帶來(lái)了可溶性糖含量的顯著(zhù)增加，達到37.30%，遠高于野生型的10.0%，蔗糖和β-葡聚糖含量分別比野生型高39.16%和35.40%。轉錄組分析進(jìn)一步揭示了這些變化背后的分子機制，為我們理解淀粉合成途徑提供了新的視角。通過(guò)人工轉育的方式將Waxy新型等位變異導入到青稞品種中，已獲得F6代Marker free糯青稞新材料。Waxy突變系的面粉具有較低的終粘度，較高的分解率，加工的面條烹飪時(shí)間縮短，在青稞速食米飯、青稞粽子、青稞沖調粉和青稞麥片等產(chǎn)品加工方面具有廣闊的應用空間，將為消費者提供更健康、更便利的食品選擇。
研究結果以Creating a zero amylose barley with high soluble sugar content by genome editing為題發(fā)表在Plant Molecular Biology（中國科學(xué)院二區 IF 5.29）。西北高原所李云副研究員為第一作者，劉寶龍研究員為通訊作者。該研究得到了青海省科技計劃（2021-ZJ-958Q）項目的支持。研究工作依托中國科學(xué)院高原生物適應與進(jìn)化重點(diǎn)實(shí)驗室和青海省作物分子育種重點(diǎn)實(shí)驗室。
論文鏈接：https://link.springer.com/article/10.1007/s11103-024-01445-w
?Waxy突變系的胚乳特征和籽粒組分變化
a：胚乳特征和淀粉粒顯微觀(guān)察；b：淀粉粒掃描電鏡觀(guān)察；c：籽粒各組分含量
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