如何讓百姓吃到更好的稻米?近日,揚州大學農學院教授嚴長杰團隊在國際知名期刊《植物學報》在線發(fā)表研究論文,首次提出一種可快速改良稻米品質的新策略,即利用基因編輯技術調控稻米中的蛋白質含量,從而達到改良稻米食味品質的目的。該研究將為解決稻米蒸煮食味品質改良這一難題提供重要理論依據(jù)。
論文共同通訊作者嚴長杰介紹,稻米品質的評價指標包括外觀品質、加工品質、蒸煮食味品質、營養(yǎng)品質和功能性品質5個方面?!澳壳?,圍繞淀粉的稻米品質改良已取得了較大進展,但現(xiàn)有稻米的品質依然滿足不了消費者的多樣化需求?!眹篱L杰介紹,稻米中僅次于淀粉的第二大貯藏物質——蛋白質,進入團隊的研究視線。他們發(fā)現(xiàn),稻米中蛋白質的含量及組成,同樣嚴重影響稻米各項品質性狀,特別是蒸煮食味品質。“稻米蛋白質含量越高,食味品質越差?!眹篱L杰解釋,此外,谷蛋白含量與總蛋白質含量呈顯著正相關,與食味值呈顯著負相關。
是否可以通過降低谷蛋白含量來降低總蛋白質含量,從而增加米飯食味值?據(jù)悉,稻米中的蛋白質含量極易受環(huán)境因素影響,且遺傳控制系統(tǒng)復雜。迄今為止,生產實踐中幾乎沒有有效的方法來調控稻米蛋白質含量以改良食味品質。那么,能否找到調控稻米蛋白質含量的關鍵基因呢?
團隊多位研究人員承擔了前期的基因鑒定任務。論文第一作者、揚州大學農學院講師楊宜豪介紹,目前團隊已成功克隆了一個控制稻米蛋白質含量的關鍵基因——qGPC-10,該基因可以調控影響胚乳中谷蛋白含量的積累,是影響秈粳亞種蛋白質含量的關鍵基因?!巴ㄟ^對上千株材料進行篩選,我們最終獲得了7種不同組合的突變體?!睏钜撕澜榻B,目前他們的研究證實了谷蛋白合成基因的表達對稻米蛋白質含量及米飯食味值具有重要影響,為稻米食味品質的改良提供了新策略。
已有研究表明,稻米蛋白質含量的降低會影響種子外觀表現(xiàn)、種子萌發(fā)、幼苗生長以及其他貯藏物質含量。該研究得到的新種質資源是否也會產生這樣的“副作用”呢?楊宜豪介紹,該團隊在江蘇揚州、海南陵水等多地進行田間試驗,發(fā)現(xiàn)采用這種快速改良稻米品質的新方式,不會對稻米中其他貯藏物質有負面影響。同時,突變體植株農藝性狀、稻米外觀表現(xiàn)、籽粒發(fā)芽率和幼苗建成均不受影響。
澳大利亞昆士蘭大學教授吉爾伯特認為,這項研究證明,通過降低稻米中蛋白質含量來改良稻米品質是可行的,是中國水稻研究又一項重要發(fā)現(xiàn),為培育更高品質的水稻品種提供了重要的基因資源。
目前,該研究得到了國家自然科學基金、江蘇省自然科學基金等項目的資助。(通訊員 王一凡 記者 喬云)