大麥基因編輯修飾淀粉研究獲進展

近日，四川農業大學小麥研究所鄭有良教授團隊江千濤教授研究組利用CRIPR/Cas9技術對大麥淀粉合成酶基因SSIIa進行基因編輯，獲得了高抗性淀粉大麥新種質，結合酶活、轉錄組和代謝組學闡明淀粉的特性變化機制，相關成果發表在國際著名學術期刊《碳水化合物聚合物》（Carbohydrate Polymers）。

該研究利用CRISPR/Cas9基因編輯技術創制了多個大麥SSIIa等位變異缺失突變體。突變體中SSIIa蛋白ADPG結合結構的破壞導致其功能的喪失從而顯著影響了突變體大麥籽粒淀粉的生物合成，其中直鏈淀粉和抗性淀粉含量分別約為野生型籽粒的2倍和6倍，耐消化能力顯著提升。組學和酶活分析表明，基因編輯植株中淀粉合成途徑的GBSSI、SSI、SSIIa、SBEI、PUL的表達水平發生顯著變化，引起GBSS酶活大幅增強，最終導致直鏈淀粉含量顯著增加。大麥基因編輯株系的淀粉特性發生顯著變化，其支鏈淀粉平均鏈長的減少導致了異常的熱力學特性，To、Tp、Tc和?H值顯著下降。利用13CNMR分析發現突變體中直鏈淀粉-脂質復合體含量高于野生型，導致基因編輯大麥株系淀粉的耐消化能力大幅增強，具有突出的營養保健功能。該研究為麥類淀粉品質改良和轉基因育種提供了理論依據和技術儲備。