科学家创制等位基因让稻米更好吃

利用CRISPR/Cas9编辑Wx启动子为扬州大学创建新的Wx等位基因图谱。

4月27日，《植物生物技术杂志》在网上公布了扬州大学农学院教授刘巧泉创造的一系列新的Wx等位基因，以微调直链淀粉含量，为优质育种提供新的种质和新的方法。

通讯论文的作者刘巧泉说，水稻是世界上最重要的粮食作物之一。“美食不厌，美食不厌”和对“美味佳肴”的追求是人们在迈向全面小康社会的过程中享受精致生活的需要。因此，研究与品质性状相关的“舌尖基因”的分子机制已成为水稻育种中最重要的考虑之一。

蜡质基因(Wx)是控制水稻胚乳直链淀粉合成和影响稻米蒸煮食味品质的关键因素。Wx变异是稻米直链淀粉含量变化和蒸煮味品质差异的主要原因。刘巧泉团队先前的研究证实，在栽培稻的驯化过程中，直链淀粉含量有由高到低的演变趋势，即稻米的蒸煮和食用品质由低到高。

近几十年来，利用特定的Wx等位基因(如Wxb、Wxin、Wxmp等。)适当降低直链淀粉含量以改善稻米的蒸煮和食用品质是稻米品质改良和育种取得重大进展的主要原因。

直链淀粉含量过高的大米通常具有烹饪味道差的特点，而直链淀粉含量过低的大米会太粘，会影响大米的外观质量。因此，当前育种者迫切需要新的种质和新技术，能够在广泛使用的WX等位基因的基础上微调Wx等位基因的表达，然后适当地调节烹饪和食用质量。

刘巧泉的团队通过CRISPR/Cas9技术编辑了水稻Wx基因启动子上的关键顺式作用元件，并通过表达分析和启动子活性的体外验证进一步证明了编辑该位点确实可以适度调节Wx基因的表达。在不同的气候条件下，新的Wx等位变异材料表现出不同的变化趋势。

刘巧泉说，上述研究提供了一个启动子靶位点，可以有效和温和地调节Wx基因的表达。在此基础上，他们还创造了6个新的具有优良农艺性状的Wx等位基因及其新种质，有可能用于水稻品质改良育种。

该团队发现，在所有已克隆的Wx等位基因中，目标位点序列非常保守。因此，在不同的Wx等位基因中编辑该位点将有机会获得更多新的Wx等位基因，用于微调烹饪味道质量。同时，该研究还表明，编辑该基因的核心启动子可能是适当调节目标基因表达的通用方法。

相关论文信息:https://doi.org/10.1111/pbi.13391