【智惠農(nóng)民】由“白”轉(zhuǎn)“紅”：科研人員成功培育抗穗發(fā)芽紅麥

近日，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院深圳農(nóng)業(yè)基因組研究所綠色輕簡(jiǎn)超級(jí)稻遺傳解析與分子育種創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)聯(lián)合作科所等單位成功創(chuàng)制抗穗發(fā)芽紅麥，成功將白粒小麥轉(zhuǎn)化為紅粒小麥，并提高了小麥的抗穗發(fā)芽能力。該方法可實(shí)現(xiàn)優(yōu)良白麥品種的快速改良，并將有助于快速培育具有穗發(fā)芽抗性的紅麥新品種。相關(guān)研究成果發(fā)表在《植物生物技術(shù)（Plant Biotechnology Journal）》上。

小麥?zhǔn)侨蜃钪匾墓阮愖魑镏?。小麥成熟期如果遇連陰雨，不能及時(shí)收獲，常出現(xiàn)受潮的麥粒在麥穗上發(fā)芽，這種現(xiàn)象被稱為穗發(fā)芽。穗發(fā)芽嚴(yán)重影響小麥產(chǎn)量和品質(zhì)。一般來(lái)說(shuō)，紅粒小麥比白粒小麥抗穗發(fā)芽。

在普通六倍體小麥中，Tamyb10基因通過(guò)激活類黃酮與脫落酸（ABA）生物合成相關(guān)基因來(lái)調(diào)控籽粒顏色和穗發(fā)芽抗性。由于長(zhǎng)期的馴化，大多數(shù)白粒小麥品種中Tamyb10-A1/B1/D1基因由于插入或缺失突變，導(dǎo)致小麥種皮花青素不能正常積累而呈現(xiàn)白色種皮。研究人員針對(duì)Tamyb10-B1a基因的19bp缺失位點(diǎn)設(shè)計(jì)特異性gRNA，利用CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)獲得Tamyb10-B1a基因的+1bp編輯植株，從而使白皮小麥中Tamyb10-B1a基因的19bp缺失導(dǎo)致的移碼突變修復(fù)為18bp缺失，進(jìn)而使Tamyb10-B1基因恢復(fù)編碼蛋白的能力。通過(guò)上述策略成功地將白粒小麥轉(zhuǎn)化為紅粒小麥，并提高了小麥的抗穗發(fā)芽能力。

除了籽粒顏色和抗穗發(fā)芽外，該基因編輯小麥在其他農(nóng)藝性狀上與對(duì)照品種沒(méi)有區(qū)別。該方法可實(shí)現(xiàn)優(yōu)良白麥品種的快速改良，不需要經(jīng)過(guò)繁鎖的雜交聚合和回交，并將有助于快速培育具有穗發(fā)芽抗性的紅麥新品種。

該研究得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、廣東省科學(xué)技術(shù)基金、國(guó)家自然科學(xué)基金、中國(guó)博士后科學(xué)基金的資助。

科普中國(guó)智惠農(nóng)民

學(xué)術(shù)支持

中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院深圳農(nóng)業(yè)基因組研究所 朱義旺

記者

宋雅娟 謝蕓