山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物所利用基因編輯技術(shù)創(chuàng)制出新的小麥品質(zhì)基因資源

 

　　培育突破性的小麥新品種，需要突破性的小麥基因資源。然而自然界已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的優(yōu)異基因遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足育種者的需求?；贑RISPR/Cas9的基因組編輯技術(shù)的出現(xiàn)，為小麥提供了快速、準(zhǔn)確地創(chuàng)造更多新基因資源的機(jī)會(huì)。近日，山東省農(nóng)科院作物所小麥分子育種創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)在《Plant Biotechnology Journal》發(fā)表了題名《CRISPR/Cas9-mediated genome editing for wheat grain quality improvement》的研究論文。本研究利用農(nóng)桿菌介導(dǎo)的CRISPR/Cas9系統(tǒng)分別對(duì)與面粉吸水率密切相關(guān)的籽粒硬度Pinb基因、與淀粉品質(zhì)相關(guān)的Waxy基因、與面團(tuán)褐變相關(guān)的Ppo基因以及面粉黃色素含量相關(guān)的Psy基因進(jìn)行精準(zhǔn)打靶，獲得了一批具有新優(yōu)異等位基因的小麥新資源。

 

　　編輯后的Pinb基因編碼區(qū)缺失34bp，這是迄今為止在小麥pinb基因中創(chuàng)制的第一個(gè)大片段缺失材料，突變體的硬度指數(shù)由18.2提高到73.4，大大提高其籽粒硬度，一步將軟質(zhì)小麥變成了硬質(zhì)小麥。編輯后的Waxy基因在編碼區(qū)缺失1bp，純合突變體籽粒碘染色變?yōu)榧t棕色，這是糯小麥的典型特征，表明1個(gè)堿基的缺失就可以將非糯小麥轉(zhuǎn)化為糯小麥。編輯后的Ppo基因編碼區(qū)缺失2bp，其籽粒PPO活性由9.0U?g-1min-1降低到1.24U?g-1min-1，活性降低了90%，顯著降低了面制品褐變水平。編輯后的Psy基因突變體的黃色素含量平均值由2.81mg/kg降低到1.68mg/kg，面粉白度顯著提高。

 

　　作物所李根英博士和李玉蓮博士為論文的共同通訊作者，張淑娟博士和張榮志博士為該文共同第一作者，美國(guó)馬里蘭大學(xué)的戚益平副教授參與了本研究。該研究由山東省農(nóng)業(yè)良種工程、國(guó)家自然科學(xué)基金、山東省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（重大科技創(chuàng)新工程）、院農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新工程和馬里蘭大學(xué)啟動(dòng)基金資助。