科普?qǐng)D文 | 基因編輯如何讓玉米甜又糯？

大家好，我是玉米“棒棒”！

我是中國(guó)第一大作物，用途廣泛，產(chǎn)區(qū)遍布全國(guó)，年播種面積6億畝以上，占全國(guó)耕地面積的三分之一。

我的祖先生活在中南美洲熱帶地區(qū)，懶懶的又怕冷，喜歡短短的白天。換個(gè)地方就很容易”水土不服”，如果把它們種到哈爾濱，夏天溫度合適，可白晝太長(zhǎng)，祖先們就光長(zhǎng)個(gè)不結(jié)玉米粒啦。

為了改變祖先在溫帶的”水土不服”，古印第安人、瑪雅人、阿茲特克人花了數(shù)千年時(shí)間把它們馴化，就有了現(xiàn)在的我——玉米“棒棒”! 可是我積習(xí)難改，費(fèi)了那么大的力氣，也只能讓不到1%的玉米可以在溫帶生長(zhǎng)。如今，在溫帶生產(chǎn)的這1%的玉米占了全世界玉米的70%。

不過，遺憾的是，產(chǎn)量上來(lái)了，可祖先的遺傳多樣性也丟失了99%。熱帶玉米起源中心有好多抗病、抗蟲、耐熱、耐干旱的優(yōu)質(zhì)玉米，它們到了北方還是”水土不服”。

為了改變這一困境，科學(xué)家們用基因編輯工具對(duì)我的基因做了小手術(shù)，修改了我感受日照長(zhǎng)短的基因。我熱帶老家那些優(yōu)質(zhì)多抗的七姑八姨、三叔四舅現(xiàn)在也都可以在北半球的夏天生長(zhǎng)結(jié)籽粒啦！

我們棒棒家族的籽粒里含有淀粉、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)等很多營(yíng)養(yǎng)成分，口味多樣，其中最受大眾喜愛的當(dāng)屬甜玉米和糯玉米。不過，你知道么，以前的棒棒口味可沒現(xiàn)在這么“棒”，實(shí)際上籽粒一點(diǎn)都不甜或不粘。如今的我之所以美味可口，是因?yàn)槲业淖蚜Ｖ姓紦?jù)主導(dǎo)地位的成分——淀粉發(fā)生了很大變化。

淀粉這個(gè)小伙伴可不能小覷，我的口味可和它有著莫大的關(guān)系。如甜玉米棒棒吃起來(lái)甜甜的，還有點(diǎn)水果的爽脆，是因?yàn)樗淖蚜Ｖ泻休^多的糖和少量的淀粉；而糯玉米棒棒則不同，口味不甜但口感卻很軟糯，這是因?yàn)樗淖蚜Ｖ械矸鄱喽巧?，且其淀粉里只含有支鏈淀粉?/p>

那，到底是誰(shuí)掌握了甜糯的密碼呢？以前，我們利用自然界基因突變，通過常規(guī)育種來(lái)選育甜玉米或糯玉米品種，品種選育時(shí)間需要4~5年，現(xiàn)在，科學(xué)家們利用基因編輯技術(shù)對(duì)我的基因進(jìn)行了修改，打破了一個(gè)叫淀粉合酶的“媒婆”的生存之道，阻斷了糖轉(zhuǎn)化成淀粉的通路，棒棒就變得香甜無(wú)比了。

同樣的道理，科學(xué)家利用基因編輯技術(shù)改變我的另外一個(gè)酶，就能成功地使淀粉組成發(fā)生了變化，全部變成支鏈淀粉，這樣我就變成了軟軟的、粘粘的糯玉米了。糯玉米可是東南亞人民的最愛哦。

那，有沒有一種玉米是又糯又甜呢？沒錯(cuò)，如果你把掌管甜糯這兩個(gè)酶的基因都進(jìn)行編輯，就能變出一個(gè)既甜又糯的玉米棒棒。

除了產(chǎn)量和口味，科學(xué)家們還在想著法子為我塑型瘦身，這樣一來(lái)，一塊地里就可以有更多的棒棒們站在一起接受陽(yáng)光雨露而又不擁擠，生產(chǎn)更多的糧食，而瘦身的背后，同樣是基因編輯“魔剪””在起作用，如今的我一改往日披散慵懶的外形，苗條又精神！

如今，棒棒家族在科學(xué)家們的幫助下茁壯成長(zhǎng)，被制造出很多不同的風(fēng)味、品質(zhì)和身形，如果被更廣泛的應(yīng)用推廣，人類的生活將越來(lái)越美好啦！

更多信息，請(qǐng)關(guān)注作物學(xué)報(bào)英文版 the Crop Journal 作物基因編輯專輯。

視頻鏈接：https://www.chinacrops.org/50/202108/2553.html

聯(lián)合出品：中國(guó)科協(xié) 中國(guó)作物學(xué)會(huì) 光明網(wǎng)

科學(xué)文本：謝傳曉 邢瑞霞 孫善秋 曾建琪

監(jiān)制：程維紅

統(tǒng)籌：徐琴 戰(zhàn)釗

策劃文案：宋雅娟 張佳興

動(dòng)畫導(dǎo)演：宋雅娟

動(dòng)畫制作：橙子 周家妮

聲音設(shè)計(jì)：吳玉婷

動(dòng)畫合成：何康