高原作物种质资源创新与利用研究团队利用基因编辑获得不含直链淀粉的新型糯大麦种质

淀粉，作为谷物籽粒的主要储藏物质，包含直链淀粉和支链淀粉两种类型。这两者的含量和结构直接决定了籽粒的食用及加工品质。传统的糯性品种，由于其直链淀粉含量极低或完全缺失，使得这些谷物易于膨化和糖化，加工性能优越，深受市场欢迎。然而，现有的青稞/大麦种质资源中，几乎未见不含直链淀粉的品种，这限制了糯性青稞/大麦对加工市场的满足程度。

通过定点编辑Waxy基因，中国科学院西北高原生物研究所高原作物种质资源创新与利用研究团队获得了功能缺失型突变的大麦编辑系，编辑系胚乳呈砖红色，胚乳中主要为不饱满的A型淀粉粒，B型淀粉粒极少，直链淀粉含量降至零，支链淀粉含量维持在31.73%。这一变化带来了可溶性糖含量的显著增加，达到37.30%，远高于野生型的10.0%，蔗糖和β-葡聚糖含量分别比野生型高39.16%和35.40%。转录组分析进一步揭示了这些变化背后的分子机制，为我们理解淀粉合成途径提供了新的视角。通过人工转育的方式将Waxy新型等位变异导入到青稞品种中，已获得F6代Marker free糯青稞新材料。Waxy突变系的面粉具有较低的终粘度，较高的分解率，加工的面条烹饪时间缩短，在青稞速食米饭、青稞粽子、青稞冲调粉和青稞麦片等产品加工方面具有广阔的应用空间，将为消费者提供更健康、更便利的食品选择。

研究结果以Creating a zero amylose barley with high soluble sugar content by genome editing为题发表在Plant Molecular Biology（中国科学院二区 IF 5.29）。西北高原所李云副研究员为第一作者，刘宝龙研究员为通讯作者。该研究得到了青海省科技计划（2021-ZJ-958Q）项目的支持。研究工作依托中国科学院高原生物适应与进化重点实验室和青海省作物分子育种重点实验室。

论文链接：https://link.springer.com/article/10.1007/s11103-024-01445-w

图 Waxy突变系的胚乳特征和籽粒组分变化。

a：胚乳特征和淀粉粒显微观察；b：淀粉粒扫描电镜观察；c：籽粒各组分含量